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Neue Leittechnik für die Energieversorgung

Sichere Energie aus Speicherkraftwerken
Neue Leittechnik für die Energieversorgung

Am Hauptkamm der Zillertaler Alpen in Österreich entspringen in Höhen von weit über 2000 m zahlreiche große Quellbäche, die sich im Raum Mayrhofen (A) auf einer Seehöhe von etwa 600 m vereinigen. Genutzt wird dieses Wasserangebot von den Speicherkraftwerken der Werksgruppe Zillertal. In mehreren Etappen wird in den Jahren 2010 bis 2014 von der Rittmeyer AG im schweizerischen Baar die gesamte Leittechnik erneuert. Das Unternehmen setzt seit langem auf das M1-Automatisierungssystem von Bachmann electronic.

Nach Informationen von Bachmann electronic GmbH in Feldkirch/A www.bachmann.info

Die Kraftwerke Roßhag und Mayrhofen wurden von 1965 bis 1971 errichtet und 1976 erweitert. Das Kraftwerk Häusling wurde zwischen 1974 und 1987 gebaut. Zusammen sind sie mit einer Gesamtleistung von fast 1 GW die leistungsfähigste Speicherkraftwerksgruppe Österreichs.
Kompletterneuerung nach dreißig Jahren
Um den weiterhin sicheren Betrieb dieser Kraftwerksinstallation zu garantieren, sollte die gesamte Leittechnik erneuert werden. Den Zuschlag für dieses umfangreiche, über fünf Jahre und verschiedene Ausbauetappen ausgelegte Modernisierungsprojekt erhielt die Rittmeyer AG. Dabei wurde die Prozesssteuerung aller zwölf Hauptmaschinensätze ersetzt: Sechs Doppel-Peltonturbinen im Kraftwerk Mayrhofen, vier Francisturbinen mit Radialpumpen im Kraftwerk Roßhag und zwei in Häusling. Die Maschinenautomatik mit Anfahr- und Stillsetzsequenz, Steuerung der Hilfsbetriebe sowie mechanisch/thermischem Schutz wurden ausnahmslos auf Basis des M1- Automatisierungssystem aufgebaut. Ebenfalls erneuert wurden die Prozessstationen für die allgemeinen Anlagen wie Kühlwasser, Eigenbedarf und Schaltanlagen sowie die Hilfs- und Nebenanlagen.
Umfangreiche und weitläufige Vernetzung
„Zum Einsatz kommen über 50 vernetzte M1-Steuerungen und mehr als 30 über Lichtwellenleiter abgesetzte Unterstationen“, beschreibt Stephan Fabel, Bereichsleiter Wasserkraftwerke bei der Rittmeyer AG, den Umfang der Installation. Die Prozessstationen sowie die lokalen Bedienfelder sind dabei über einen in Ringtopologie ausgelegten Prozessbus verbunden. Dieser ist innerhalb der Kraftwerke als LWL-Ethernet-Netzwerk mit Kommunikationsprotokoll nach IEC 60870-5-104 ausgeführt.
Sichere Absetzungen über große Distanzen
„Von großem Vorteil für diese wie auch für die meisten unserer Gesamtlösungen ist die Integration des schnellen Fastbus in das M1-Automatisierungssystem“, hebt Stephan Fabel ein Detail hervor. „Damit ist es ein Leichtes, über Multimode-Lichtwellenleiter und ohne jegliche Leistungseinbuße selbst weit abgesetzte Ein-/Ausgabeeinheiten in die Steuerung zu integrieren.“
Eine solche Anforderung stellte zum Beispiel das Krafthaus Häusling: Es wurde in den steil abfallenden Felshang hineingebaut, seine größte Höhe beträgt fast 64 m. Im Kraft-werkshaus sind zwei Maschinensätze, bestehend aus je einem Motorgenerator, einer Francis-turbine sowie einer zweistufigen, einflutigen Pumpe und einem hydraulischen Wandler installiert – verbunden mit einer vertikalen Welle über eine Gesamthöhe von rund 40 m. „Diese Distanzen haben wir mit dem Fastbus störungssicher überbrückt“, wie Stephan Fabel bestätigt.
Eingebunden in die Leittechnik ist außerdem die Steuerung und Überwachung der 220-kV-Freiluftschaltanlage beim Kraftwerk Mayrhofen. Die Feldleitgeräte sind über einen eigenen Prozessbus nach Norm IEC 61850 untereinander und gemäß Norm IEC 60870-5-104 sowohl mit der Kraftwerkleittechnik als auch der Zentralwarte Mayrhofen verbunden.
Durchgängige Lösung garantiert sicheren Betrieb
Das übergeordnete Prozessleitsystem Rittmeyer Ritop ermöglicht die lokale Visualisierung und Bedienung der drei Kraftwerke. Neben der Vor-Ort-Bedienung an den Maschinentafeln können alle Anlagen innerhalb des Prozessbediensystems von einem stationären Arbeitsplatz in der jeweiligen Kraftwerkswarte mit entsprechenden Berechtigungen bedient werden. Die softwaremäßig durchgängige Lösung mit übersichtlichen, von Rittmeyer anlagenspezifisch gestalteten grafischen Oberflächen, garantiert die sichere und intuitive Bedienung der Anlage. „Veränderungen in der Anlage werden dem Bediener jeweils sofort auf dem Bildschirm signalisiert“, erläutert Stephan Fabel, und ergänzt: „Dynamische Einblendungen in Form von Symbolen, Grafiken und Texten führen ihn dabei zuverlässig durch den Prozess.“ Da die Kraftwerke nicht mehr rund um die Uhr mit Betriebspersonal besetzt sind, wurden die Anlagen zudem redundant an ein übergeordnetes Leitsystem angekoppelt: „Die Kraftwerke sind komplett automatisiert und werden von der Zentralwarte in Mayrhofen aus überwacht und fernbedient“, wie Stephan Fabel verdeutlicht.
Hierarchisches Bediensystem
Die Anlagensteuerung ist dabei in vier Bedienebenen angelegt: Vor Ort bei den Aggregaten, an der Maschinentafel, in der jeweiligen Kraftwerkswarte und mittels übergeordnetem Leitsystem von der Zentralwarte Zillertal. „Die Bedienautorität wird dabei mit zunehmender Prozessnähe höher“, erklärt Stephan Fabel. Alle Betriebsdaten werden zudem erfasst und ebenso wie alle Betriebshandlungen protokolliert. Die Prozessstationen und das Prozessleitsystem sind dabei mittels GPS auf eine einheitliche Systemzeit synchronisiert. ge

PRAXIS PLUS
Individuelle Anforderungen können durch ein breites Spektrum leistungsfähiger CPUs auf der Basis industrieller Prozessoren und mit einem umfangreichen Angebot von Ein-/Ausgangsmodulen erfüllt werden. Echtzeitfähige Bussysteme erlauben eine Dezentralisierung der Automatisierung ohne Leistungseinbußen. Die M1-Steuerung vereint die Offenheit einer PC-basierten Steuerung mit der Zuverlässigkeit industrieller Hardware-Plattformen. Für härteste Umgebungsbedingungen konzipiert garantiert sie einen störungsfreien Einsatz und ist lüfterlos bis zu einer Umgebungstemperatur von +60°C einsetzbar. Eine moderne, auf konsequente Netzwerkfähigkeit ausgelegte Systemarchitektur ermöglicht die einfache Integration des M1-Systems in das Umfeld der Steuerungs- und Anlagenperipherie. Real-Time-Ethernet erlaubt die echtzeitfähige Vernetzung von Steuerungen, und die Unterstützung aller gängigen Feldbussysteme lässt die Anbindung externer Komponenten zu.

INFO-TIPP
Rittmeyer entwickelt und liefert schlüsselfertige Mess- und Leittechniklösungen für Wasserkraftwerke, Wasser- und Energieversorgungen und Abwasserreinigungsanlagen. Die Anlagen sind in Wasserkraftwerken rund um den Globus im Einsatz:
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