Scentralizowane rozwiązanie systemu monitorowania farm wiatrowych

Tel: +86 18702111813 E-mail: Shelly@acrel.cn

Acrel Co. Sp. z o.o.

Abstrakcyjny: Jako jedno z czystych źródeł energii, w ostatnich latach moc zainstalowana farm wiatrowych szybko wzrosła. Farmy wiatrowe dzielą się na farmy wiatrowe na lądzie i farmy wiatrowe na morzu. Zwykle są one zlokalizowane w odległych lokalizacjach, z rozproszonymi instalacjami i trudnym środowiskiem. Dlatego farmy wiatrowe potrzebują systemu zdalnego monitorowania, aby ułatwić personelowi obsługi i konserwacji efektywniejsze zarządzanie pracą farmy wiatrowej.

Słowo kluczowe:farma wiatrowa, scentralizowany system monitorowania, urządzenie pomiarowo-kontrolne transformatora skrzynkowego

1. Urządzenia elektryczne dla farm wiatrowych

Górna kabina każdego zespołu prądotwórczego wyposażona jest w turbogenerator, a w przedniej części znajduje się regulowana łopatka wentylatora. System może regulować kąt nachylenia łopatki wentylatora w zależności od warunków wietrznych. Ogólna prędkość łopatek wentylatora wynosi 10-15 punktów obr/min, poprzez skrzynię biegów można ustawić prędkość 1500 obr/min w celu napędzania generatora. Przemysłowy sterownik PLC jest również skonfigurowany w maszynowni w celu sterowania i gromadzenia danych. Prędkość wiatru, kierunek wiatru, prędkość obrotowa, moc czynna i moc bierna wytwarzania energii oraz inne powiązane dane są gromadzone przez sterownik PLC, a generator jest kontrolowany w czasie rzeczywistym za pomocą zebranych danych. Na lądzie na dole wieży wiatrowej zainstalowany jest transformator skrzynkowy, który odpowiada za wzmacnianie i konwergencję. W zależności od mocy i warunków geograficznych wiele turbin wiatrowych jest wzmacnianych jednorazowo i połączonych równolegle w celu połączenia się z podstacją wzmacniającą. Wyślij prąd do sieci. Schemat połączeń elektrycznych farmy wiatrowej pokazano na rysunku 1. Napięcie emitowane przez wentylator wynosi zazwyczaj 0,69 kV, które jest zwiększane do 10 kV lub 35 kV za pomocą transformatora skrzynkowego. Po wielu równoległych zbiegach są one podłączane do bocznej szyny zbiorczej niskiego napięcia podstacji podwyższającej, a następnie wzmacniane do 110 kV lub więcej za pomocą głównego transformatora. do sieci energetycznej.

W odróżnieniu od lądowej energetyki wiatrowej, ze względu na trudne warunki panujące w morskiej energetyce wiatrowej (wysoka wilgotność, duża gęstość soli), transformator suchy stosowany do doładowania pierwotnego jest zintegrowany w komorze silnika wentylatora ciągu, co nie tylko rozwiązuje problem zajmuje powierzchnię całej jednostki, ale także pozwala uniknąć trudności w ochronie spowodowanych instalacją transformatora w niższym miejscu.

Rysunek 1 Schemat ideowy instalacji elektrycznej farmy wiatrowej

2. Urządzenia zabezpieczające i pomiarowo-kontrolne elektrowni wiatrowych

Od wytwarzania energii z turbiny wiatrowej - transformator w skrzynce wspomagającej - zbieg - szyna zbiorcza średniego napięcia stacji wspomagającej - transformator główny - szyna zbiorcza wysokiego napięcia stacji wspomagającej - wylot wysokiego napięcia - połączenie z siecią, środek należy wzmocnić dwukrotnie przed włączeniem do sieci Sieć energetyczna posiada dużą liczbę i rodzaje urządzeń elektrycznych, a każda awaria któregokolwiek łącza będzie miała wpływ na normalną pracę farmy wiatrowej. W związku z tym konieczne jest rozmieszczenie urządzeń zabezpieczeniowo-pomiarowo-kontrolnych we wszystkich ogniwach farmy wiatrowej, aby kompleksowo monitorować stan pracy farmy wiatrowej. Rysunek 2 przedstawia schematyczny diagram konfiguracji urządzeń zabezpieczeniowo-pomiarowo-sterujących farmy wiatrowej.

Rysunek 2 Schemat konfiguracji urządzeń zabezpieczeniowo-pomiarowych i kontrolnych dla farm wiatrowych

2.1 Urządzenie do pomiaru i sterowania transformatorem skrzynkowym

Aby zmniejszyć straty w linii w lądowych farmach wiatrowych, obok turbiny wiatrowej instaluje się zazwyczaj skrzynkową stację wspomagającą 0,69/35(10)kV. Odległość pomiędzy turbinami wiatrowymi w farmie wiatrowej wynosi setki metrów, czyli jest daleko od centralnej sterowni. Transformatory podwyższające znajdują się na otwartej przestrzeni, a środowisko naturalne jest stosunkowo trudne, co utrudnia ręczną kontrolę. Urządzenie pomiarowo-sterujące transformatora skrzynkowego stanowi podstawową część systemu monitorowania farmy wiatrowej, która realizuje inteligentne zarządzanie transformatorem skrzynkowym. Urządzenie pomiarowo-kontrolne stacji skrzynkowej może chronić i zdalnie monitorować stację elektrowni wiatrowej, w pełni realizować funkcje „zdalnej sygnalizacji, telemetrii, zdalnego sterowania i zdalnej regulacji” oraz znacznie poprawiać efektywność obsługi i konserwacji farmy wiatrowej .

Rysunek 3 Urządzenie pomiarowo-sterujące stacji skrzynkowej farmy wiatrowej

Urządzenie pomiarowo-sterujące do zabezpieczenia transformatora typu AM6-PWC jest zintegrowanym urządzeniem integrującym zabezpieczenia, pomiary i sterowanie oraz komunikację dla różnych wymagań transformatorów podwyższających napięcie dla energetyki wiatrowej i fotowoltaiki. Jego konfigurację funkcjonalną przedstawia poniższa tabela.

2.2 Pomiar i sterowanie zabezpieczeniem linii bocznej niskiego napięcia i szyn zbiorczych

Wiele turbin wiatrowych jest po raz pierwszy wzmacnianych do 35 (10) kV, a następnie łączonych równolegle w celu utworzenia obwodu podłączonego do bocznej szyny zbiorczej niskiego napięcia podstacji podwyższającej. . Aby zapewnić kompleksowe monitorowanie, linia jest wyposażona w urządzenia zabezpieczające linię, wielofunkcyjne przyrządy pomiarowe i kontrolne, urządzenia do monitorowania jakości energii i bezprzewodowe urządzenia do pomiaru temperatury, aby realizować monitorowanie w czasie rzeczywistym zabezpieczeń elektrycznych linii, pomiarów i temperatury oraz boczne szyny zbiorcze niskiego napięcia są wyposażone w urządzenia zabezpieczające przed łukiem elektrycznym.

Tabela 1 Linia boczna niskiego napięcia, pomiary zabezpieczenia szyn zbiorczych i konfiguracja sterowania

2.3 Pomiar i sterowanie zabezpieczeniem transformatora głównego

Po tym, jak energia wytwarzana przez turbinę wiatrową zostanie połączona boczną szyną zbiorczą niskiego napięcia, jest ona zwiększana do 110 kV przez główny transformator i podłączana do sieci. Transformator główny jest wyposażony w zabezpieczenie różnicowe, zabezpieczenie o wysokim poziomie rezerwowym, zabezpieczenie o niskim poziomie rezerwowym, zabezpieczenie nieelektryczne, urządzenie pomiarowo-kontrolne, kontrolę temperatury transformatora i przetwornik biegów w celu realizacji funkcji zabezpieczenia, pomiaru i sterowania głównego transformatora oraz scentralizowane instalacja na ekranie grupowym.

Tabela 2 Konfiguracja pomiarów i sterowania zabezpieczeniem transformatora głównego

2.4 Pomiar i kontrola zabezpieczeń linii wysokiego napięcia

Energia elektryczna wytwarzana przez farmę wiatrową jest dwukrotnie wzmacniana do 110 kV, a następnie włączana do sieci energetycznej. Linia 110kV wyposażona jest w światłowodowe zabezpieczenie różnicowe, odległościowe, przeciwwyspowe oraz urządzenia pomiarowo-kontrolne.

Tabela 3 Konfiguracja pomiaru i sterowania zabezpieczeniem linii 110kV

3.System monitorowania farmy wiatrowej

Platforma monitorowania farm wiatrowych realizuje monitorowanie, kontrolę i zarządzanie stanem operacyjnym farmy wiatrowej oraz danymi turbin wiatrowych w czasie rzeczywistym, poprawia niezawodność i efektywność działania farmy wiatrowej, zmniejsza koszty utrzymania oraz realizuje inteligentne zarządzanie .

Farma wiatrowa zajmuje stosunkowo duży obszar, a urządzenia są rozproszone. System ma stosunkowo wysokie wymagania co do niezawodności transmisji danych i wydajności w czasie rzeczywistym. Jeśli warunki na to pozwalają, do gromadzenia i komunikacji danych można zastosować redundantną sieć światłowodową, a do transmisji danych można również zastosować metodę bezprzewodową LORA.

Rysunek 4 Schemat systemu monitorowania farmy wiatrowej

Dane sterownika PLC zespołu wentylatora ciągu oraz urządzenia mierzącego i sterującego transformatorem skrzynkowym są przesyłane do serwera danych w sterowni za pośrednictwem pierścieniowej sieci światłowodowej, a dane kompleksowego systemu automatyki stacji wspomagającej są przesyłane do danych serwer poprzez Ethernet. Nadajniki, systemy prądu stałego i inne inteligentne urządzenia są podłączone do maszyny zarządzającej komunikacją w celu przesyłania danych na serwer.

3.1 Monitoring farm wiatrowych

Kompleksowe wyświetlanie podstawowych parametrów całego wentylatora ciągu farmy wiatrowej (w tym prędkości wiatru, mocy, prędkości itp.) i umożliwia realizację dziennego wytwarzania energii, miesięcznego wytwarzania energii, rocznego monitorowania wytwarzania energii jest wygodne w czasie rzeczywistym monitorowanie stanu pracy wentylatora ciągu.

3.2 Monitorowanie załogi

Monitoruj parametry i stan sterowania każdego modułu sterującego w jednostce, w tym: pochylenie, odchylenie, skrzynię biegów, generator, stację hydrauliczną, maszynownię, przetwornicę, sieć energetyczną, łańcuch zabezpieczający, moment obrotowy, wał główny, podstawę wieży, wiatromierz itp. Realizuj kompleksowe wyświetlanie parametrów, usterek i wykresów trendów każdego modułu.

3.3 Wyświetlanie danych w czasie rzeczywistym

Wentylator ciągu, podstacje i inny sprzęt w farmie wiatrowej są wyposażone w czujniki i sprzęt monitorujący, który może zbierać robocze dane elektryczne, temperaturę, wibracje i inne parametry sprzętu w czasie rzeczywistym oraz ostrzegać w odpowiednim czasie w przypadku nieprawidłowości.

3.4 Zarządzanie energią

Wyświetlanie parametrów aktywnych i reaktywnych, kontrola i regulacja mocy czynnej i biernej oraz inne funkcje mogą skutecznie obniżyć koszty operacyjne przedsiębiorstw i zapewnić wsparcie danych dla celów oszczędzania energii i redukcji emisji.

3.5 Raport z produkcji

Funkcje wyświetlania i raportowania ważnych parametrów, takich jak siła wiatru, wskaźniki wydajności farmy wiatrowej i jednostka nowej energii, a także statystyki pomocnicze pracy każdego urządzenia farmy wiatrowej według wymiaru czasu (dzień, miesiąc i rok). Zgodnie z metodą wyszukiwania dnia, miesiąca i roku ważne parametry są klasyfikowane i zliczane według pozycji, a następnie generowany jest raport.

3.6 Analiza statystyczna

Obsługuj różnorodne funkcje analizy statystycznej, w pełni wykorzystaj potencjalną wartość danych, zapewnij energooszczędne rozwiązania optymalizacyjne, zapewnij menedżerom podstawę decyzyjną, w wykonalny sposób podnieś poziom zarządzania przedsiębiorstwami i wreszcie osiągnij cel, jakim jest- oszczędność, redukcja emisji i produkcja naukowa. Metody analizy obejmują: statystyki usterek, krzywą mocy, statystyki dostępności, diagram róży wiatrów, raport prędkości wiatru, miesięczne i dzienne statystyki wykorzystania oraz przestojów itp.

Bibliografia:

[1] Podręcznik projektowania i stosowania mikrosieci Acrel Enterprise Microgrid. Wersja 2022.05