Wie eingebettete Datenbanken dazu beitragen, Grids intelligenter zu machen

Dezember 18

Windmühle in der Landschaft

Stromversorgungsnetze müssen intelligenter werden, damit sie sich selbst optimieren und ihre Gesamteffizienz verbessern können. Das auf Datenbanktechnologie spezialisierte Unternehmen Raima, Inc. aus Seattle untersucht, wie die Einbettung von Controllern in ein Netz zur Messung von Stromflüssen, Bedarfsanforderungen usw. beitragen kann und zu einem Echtzeitmanagement für beste Leistung führt.

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Wind-, Solar-, Gezeiten- und Wasserkraftanlagen werden zunehmend zum Mainstream, da Erzeugungsunternehmen Alternativen zu traditionellen fossilen Brennstoffen und Kernkraft entwickeln. Die Integration dieser Vermögenswerte in das Versorgungsnetz hat mehrere neue Herausforderungen mit sich gebracht, die häufig auf der Tatsache beruhen, dass die Erzeugungskapazität auf variabler Windgeschwindigkeit, Sonnenstand und Wasserfluss basiert. Aus diesem Grund suchen Ingenieure auch nach neuen Möglichkeiten, um Stromflüsse, Spitzenanforderungen usw. zu verwalten.

Innerhalb eines Netzes ist es üblich, dass die verschiedenen Stromerzeugungsstandorte etwas voneinander und auch etwas vom Kontrollbetriebszentrum entfernt sind. Daher muss die Steuerung des Erzeugungsstandorts aus der Ferne erreichbar sein.

Raima hat mit einer Reihe von Partnerunternehmen zusammengearbeitet, darunter LocalGrid Technologies aus Mississauga, ON, und das globale Unternehmen National Instruments, um eine vollständige Lösung zur Steuerung von Mikronetzen zu entwickeln.

Der Energiebedarf wächst sowohl in den Industrieländern als auch in den Entwicklungsländern, da die Bevölkerung wächst und sich urbanisiert und die Wirtschaftstätigkeit reift. Daher müssen Stromversorgungen mehr denn je zuverlässig und erschwinglich sein und zunehmend erneuerbare Energiequellen einbeziehen.

Einige Stromnetze sind 75 oder sogar 100 Jahre alt; andere wurden über viele Jahre schlecht gewartet, so dass es schwierig ist, die ständig steigende Nachfrage zu befriedigen. Daher können die Probleme als Notwendigkeit ausgedrückt werden, die Fähigkeit von Stromnetzen zu verbessern, die Nachfrage zu befriedigen, die voraussichtlich über viele Jahre hinweg weiter zunehmen wird.

Die Möglichkeiten für einen umfassenden Wiederaufbau der Stromversorgungsinfrastruktur sind begrenzt. Stattdessen scheinen innovative neue Technologien, die vorhandene Netze in intelligente, flexible Lösungen umwandeln, die im Laufe der Zeit implementiert werden können, der Weg in die Zukunft zu sein.

Die Partnerunternehmen begegnen dieser Anforderung, indem sie eine vollständige Lösung für die Steuerung von Mikronetzen erstellen, die auf NI CompactRIO-Hardware basiert. Die Software läuft weiter eingebettete Controller Einsatz an wichtigen Stellen im Netz, Verteilung von Informationen und dezentrale Entscheidungsfindung an die Remote-Geräte und verteilte Energieressourcen.

Ziel ist es, eine Plattform für die sichere Verwaltung des Stromflusses, der Spitzenlast, der verteilten Erzeugung und anderer Energieanlagen mithilfe von Echtzeitdatenerfassung, -analyse und -steuerung in einem verteilten Nachrichtennetzwerk zu schaffen und die Entscheidungsfindung in das Netzwerk zu übertragen. Erhöhung der Fehlertoleranz des Systems. Diese Lösung ist in der Tat eine skalierbare Architektur, die sowohl in großen als auch in kleinen Netzen eingesetzt werden kann und mit den Anforderungen des Betreibers wachsen (oder sich zusammenziehen) kann.

Jedes im Netzwerk bereitgestellte Gerät weist bestimmte Hauptmerkmale auf, darunter Hochgeschwindigkeitsdatenerfassung, Hochgeschwindigkeitsprotokollierung, Ereigniserkennung, Protokollübersetzung (einschließlich Modbus, DNP3, IEC61850 und andere benutzerdefinierte Protokolle), benutzerdefinierte Steuerungsverarbeitung und Verarbeitungsverarbeitung für benutzerdefinierte Steuerungsalgorithmen , integrierte Sicherheit und Remote-Geräteverwaltung. Darüber hinaus ermöglicht die offene Architektur die Erweiterung des Systems und stellt die Interoperabilität sicher.

Grundlegend für das Design ist die eingebettete Datenbanktechnologie. Der Kern der Lösung ist ein sicheres verteiltes Datenverwaltungssystem, in dem jedes Remote-Gerät seine eigenen lokalen Daten in einer internen verschlüsselten Datenbank speichert. Die Daten von jedem Gerät können so konfiguriert werden, dass sie zu einem Gerät mit höherer Speicherkapazität fließen, das in einer Unterstation, einem Operations Center oder einem anderen Hauptknoten innerhalb des Netzes installiert ist.

Da die Technologie auf eingebetteten NI CompactRIO-Controllern basiert, ist es selbstverständlich, NI LabVIEW-Software für den größten Teil der eingebetteten Entwicklung zu verwenden, die auf VxWorks und Linux®-basierten Betriebssystemen bereitgestellt werden soll. Darüber hinaus verwenden viele Grid-Betreiber Windows, sodass eine plattformübergreifende, hochflexible Datenbanklösung erforderlich ist, die auch die Verschlüsselung unterstützt.

Dafür ein eingebettete Datenbank mit einer nativen LabVIEW-API - Die mit RDM implementierte Raima-Datenbank-API für LabVIEW wird verwendet. Dies bietet eine Datenbankverwaltungslösung, die speziell für Anwendungen entwickelt wurde, die auf NI CompactRIO- und NI Single-Board-RIO-Geräten bereitgestellt werden.

Ein eigenständiger Betrieb ist daher möglich, da sich die Datenbank im LabVIEW-Datenverzeichnis befindet. Es bietet erweiterte Funktionen für die gemeinsame Nutzung von Daten zwischen mehreren Zielen - unabhängig davon, ob Informationen zwischen NI CompactRIO-Geräten oder externen Computern ausgetauscht werden.

Die Raima-Datenbank-API für LabVIEW bietet Programmierern die Möglichkeit, Datenverwaltungsfunktionen mithilfe einer ihnen vertrauten intuitiven und benutzerfreundlichen Programmierschnittstelle schnell und einfach in ihre Softwareanwendungen zu integrieren.

Die robuste und zuverlässige Raima-Datenbank-API für LabVIEW mit schneller und hoher Leistung ist im LabVIEW Tools Network verfügbar und die erste Datenbank, die relationales Datenmanagement lokal auf Echtzeit-NI CompactRIO-Geräten bereitstellt. Ein oder mehrere NI CompactRIO- oder NI Single-Board-RIO-Geräte können Daten speichern und gemeinsam nutzen, ohne dass eine Verbindung zu externen Datenbankservern erforderlich ist. Ereignisse können protokolliert und abgefragt werden, Streams können erfasst werden und Konfigurationen können über Raima-Funktionen gemeinsam genutzt werden.

Die Datenbanktechnologie unterstützt VxWorks und die Unterstützung für die auf NI Linux Real-Time ausgerichteten Plattformen ist jetzt verfügbar, was für LocalGrid wichtig war. Aufgrund seines geringen Platzbedarfs kann es außerdem auf einer Vielzahl von eingebetteten Systemen in Feldgeräten ausgeführt werden, die möglicherweise nur über sehr begrenzte Ressourcen verfügen.

„RDM ist schnell, flexibel und darauf ausgelegt eingebettet Ziele, die es uns ermöglichen, unser gesamtes System auf ein einziges Datenbankprodukt mit nativer Unterstützung für LabVIEW zu stützen “, kommentiert Beauregard. "Dies wird unser Design vereinfachen und Fehler oder Unbekannte während der Entwicklung reduzieren."

Die Entwicklung dieser innovativen Plattform, einschließlich mehrerer Feldversuche, schreitet zügig voran. Die eingebettete Raima-Datenbank war einer der Schlüssel zum Fortschritt dieses Entwicklungsprojekts.

Raima ist ein Anbieter von Hochleistung, der sich stets mit der Technologie von Datenbankverwaltungssystemen für beide befasst In-Memory-Datenbank Nutzung und dauerhafte Speichergeräte. Es bietet Datenbanklösungen, bei denen es sich um plattformübergreifende Datenbanksysteme mit geringem Platzbedarf handelt, die für verteilte Architekturen in ressourcenbeschränkten Umgebungen entwickelt wurden.

LocalGrid bietet einen Ansatz der nächsten Generation zur Lösung einer der größten Herausforderungen unserer Zeit - die Erhöhung der Zuverlässigkeit von Stromnetzen, um den wachsenden Anforderungen des 21. Jahrhunderts gerecht zu werden. Es verändert die Energieversorgung durch intelligente, flexible Lösungen, die sich synchron mit der Art und Weise entwickeln, wie wir Energie produzieren und verbrauchen - heute und in Zukunft. National Instruments stattet Ingenieure und Wissenschaftler mit Werkzeugen aus, die Produktivität, Innovation und Entdeckung beschleunigen, um nicht nur großen, sondern auch täglichen technischen Herausforderungen in einer immer komplexer werdenden Welt gerecht zu werden.

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