Rozwiązanie scentralizowanego systemu monitorowania dla farm wiatrowych

PodsumowanieJako jedno z źródeł czystej energii, zainstalowana zdolność farm wiatrowych gwałtownie wzrosła w ostatnich latach.znajdują się w odległych miejscach, z rozproszonymi instalacjami i trudnymi warunkami.Wyroby wiatrowe potrzebują systemu zdalnego monitorowania w celu ułatwienia personelowi eksploatacji i utrzymania, aby skuteczniej zarządzać operacjami farm wiatrowych.

Słowo kluczowe:Parki wiatrowe, scentralizowany system monitorowania, urządzenie pomiarowe i sterujące przekształtnikiem skrzynkowym

1.Urządzenia elektryczne dla farm wiatrowych

Górna kabina każdego zestawu generatora jest wyposażona w generator turbiny, a przedni koniec to regulowana łopatka wentylatora.System może regulować kąt nachylenia ostrza wentylatora zgodnie z różnymi warunkami wiatru. Ogólna prędkość płytki wentylatora wynosi 10-15 obr./min., poprzez skrzynkę biegów można regulować do prędkości 1500 obr./min. aby napędzać generator.W maszynowni skonfigurowany jest również przemysłowy sterownik sterowania przenośnymi (PLC) do kontroli i powiązanego zbierania danych.Prędkość wiatru, kierunek wiatru, prędkość obrotu, moc aktywna i moc reaktywna wytwarzania energii oraz inne powiązane dane są gromadzone za pośrednictwem PLC,i generator jest sterowany w czasie rzeczywistym poprzez zebrane daneNa lądzie na dole wieży wiatrowej zainstalowany jest przekształcacz, który odpowiada za pobudzanie i konwergencję.Wielokrotne turbiny wiatrowe są podnoszone raz i połączone równolegle w celu zbliżenia się do podstawy podnoszącej. Wysyłać energię elektryczną do sieci. Diagram okablowania elektrycznego farmy wiatrowej jest pokazany na rysunku 1.który jest podnoszony do 10kV lub 35kV przez transformator skrzynkiPo kilku równoległych zbiegach są połączone z nisko napiętym bocznym prętem podstawy, a następnie podnoszone do 110 kV lub wyższego przez głównego transformatora do sieci.

Różni się ona od energii wiatrowej lądowej ze względu na trudne warunki środowiskowe energii wiatrowej morskiej (wysoka wilgotność, wysoka gęstość soli),transformator typu suchego wykorzystywany do podnoszenia pierwotnego jest zintegrowany w przedziale silnika wentylatora odciągającego, co nie tylko rozwiązuje problem całej jednostki, ale także unika trudności w zabezpieczeniu spowodowanej umieszczeniem transformatora w niższej pozycji.

Rysunek 1 Schematyczny schemat okablowania elektrycznego farmy wiatrowej

2- Sprzęt ochronny, pomiarowy i sterujący dla farm wiatrowych

From wind turbine power generation - booster box transformer - confluence - booster station medium voltage busbar - main transformer - booster station high voltage busbar - high voltage outlet - grid connection, środkowa część musi zostać podwyższona dwukrotnie, zanim zostanie włączona do sieci. Sieć elektroenergetyczna posiada dużą liczbę i rodzaje urządzeń elektrycznych.i wszelkie usterki w każdym ogniwie będą miały wpływ na normalne działanie farmy wiatrowejW związku z tym konieczne jest zainstalowanie urządzeń ochronnych, pomiarowych i sterujących we wszystkich ogniwach farmy wiatrowej w celu kompleksowego monitorowania stanu eksploatacji farmy wiatrowej.Na rysunku 2 przedstawiono schematyczny schemat konfiguracji urządzeń ochronnych, pomiarowych i sterujących farmy wiatrowej.

Rysunek 2 Schemat konfiguracji urządzeń do pomiaru i sterowania ochroną dla farm wiatrowych

2.1 Urządzenie pomiarowe i sterujące przekształcaczem skrzynkowym

Aby zmniejszyć straty linii w lądowych farmach wiatrowych, obok turbiny wiatrowej zazwyczaj instalowana jest stacja wzmacniająca o napięciu 0,69/35 ((10) kV.Odległość między turbinami wiatrowymi w farmie wiatrowej wynosi setki metrówTransformatory stop-up znajdują się na otwartym polu, a środowisko naturalne jest stosunkowo surowe, co utrudnia ręczną kontrolę.Urządzenie pomiarowe i sterujące transformatora typu skrzynkowego stanowi podstawową część systemu monitorowania farmy wiatrowej, który realizuje inteligentne zarządzanie transformatorem typu skrzynkowego.w pełni realizować funkcje "dostatecznego sygnalizacji", telemetrii, zdalnego sterowania i zdalnej regulacji" i znacznie poprawić wydajność eksploatacji i konserwacji farm wiatrowych.

Rysunek 3 Urządzenie pomiarowe i sterujące stacji skrzynkowej farmy wiatrowej

Urządzenie do pomiaru i sterowania ochroną transformatora typu skrzynki AM6-PWC jest zintegrowanym urządzeniem integrującym ochronę, pomiar i sterowanie,i komunikacji dla różnych wymagań w zakresie energii wiatrowej i fotowoltaicznych transformatorów step-upJego konfiguracja funkcjonalna przedstawiona jest w poniższej tabeli.

2.2 Pomiar i kontrola ochrony linii bocznej niskiego napięcia i prętu prądu

Wielokrotne turbiny wiatrowe po raz pierwszy podnoszone są do 35 (10) kV, a następnie połączone równolegle w układ podłączony do bocznej pręty niskiego napięcia podstacji podwyżkowej. W celu zapewnienia kompleksowego monitorowania linia jest wyposażona w urządzenia zabezpieczające linię, wielofunkcyjne instrumenty pomiarowe i kontrolne, urządzenia monitorujące jakość zasilania,i bezprzewodowe urządzenia pomiarowe temperatury w celu monitorowania w czasie rzeczywistym linii ochrony elektrycznej, pomiaru i temperatury, a boczne pręty nisko napięcia są wyposażone w urządzenia ochronne przed łukiem.

Tabela 1 Strona niskiego napięcia, pomiar ochrony prętem prądu i konfiguracja sterowania

2.3 Pomiar i kontrola ochrony głównego transformatora

Po połączeniu energii wytwarzanej przez turbinę wiatrową z nisko napiętym paskiem bocznym, jest ona podnoszona do 110 kV poprzez transformator główny i podłączana do sieci.Główny transformator jest wyposażony w ochronę różnicową, wysoka ochrona zapasowa, niska ochrona zapasowa, ochrona nieelektryczna, urządzenie pomiarowe i sterujące, regulacja temperatury transformatora i nadajnik biegów w celu realizacji ochrony,funkcja pomiaru i sterowania głównego transformatora, i scentralizowanej instalacji ekranu grupowego.

Tabela 2 Zmierzenia i konfiguracja sterowania zabezpieczenia głównego transformatora

2.4 Pomiar i kontrola ochrony linii wysokonapięciowych

Energia elektryczna wytwarzana przez farm wiatrowy jest podnoszona dwukrotnie do 110 kV, a następnie włączana do sieci energetycznej.ochrona odległości, zabezpieczenia przed wyspkowaniem oraz urządzeń pomiarowych i sterujących.

Tabela 3 Pomiar i konfiguracja sterowania w zakresie ochrony linii 110 kV

3System monitorowania farm wiatrowych

Platforma monitorowania farmy wiatrowej umożliwia monitorowanie, kontrolę i zarządzanie stanem eksploatacji farmy wiatrowej oraz dane w czasie rzeczywistym z turbin wiatrowych,poprawia niezawodność i efektywność działania farmy wiatrowej, zmniejsza koszty utrzymania i realizuje inteligentne zarządzanie.

System ma stosunkowo wysokie wymagania dotyczące niezawodności komunikacji danych i wydajności w czasie rzeczywistym.Jeśli warunki pozwalają, sieć pierścieniowa redundantnej światłowodowej może być wykorzystywana do zbierania danych i komunikacji, a bezprzewodowa metoda LORA może być również wykorzystywana do przesyłania danych.

Rysunek 4 Schemat systemu monitorowania farmy wiatrowej

Dane jednostki wentylatora pociągowego PLC oraz urządzenia pomiarowo-regulacyjnego transformatora skrzynkowego są przesyłane do serwera danych w pomieszczeniu sterującym za pośrednictwem sieci pierścieniowej światłowodowej,i dane z kompleksowego systemu automatyki stacji wzmacniającej są przesyłane do serwera danych za pośrednictwem sieci EthernetPrzekaźniki, systemy stałego prądu i inne inteligentne urządzenia są podłączone do maszyny zarządzania komunikacją w celu przesyłania danych na serwer.

3.1 Monitorowanie farm wiatrowych

Kompleksowy wyświetlacz podstawowych parametrów całego wentylatora wiatrowego (w tym prędkości wiatru, mocy, prędkości itp.), i może realizować codzienną produkcję energii, miesięczną produkcję energii,Roczne monitorowanie wytwarzania energii jest wygodne dla monitorowania w czasie rzeczywistym stanu pracy wentylatora odciągającego.

3.2 Monitorowanie załogi

monitorowanie parametrów i stanu sterowania każdego modułu sterowania w jednostce, w tym: odchylenia, przechylenia, skrzynki biegów, generatora, stacji hydraulicznej, maszyny, konwertera, sieci energetycznej, łańcucha bezpieczeństwa, momentu obrotowego,wał główny, podstawy wieży, wiatromierza itp. Realizować kompleksowy wyświetlacz parametrów, usterek i wykresów trendów każdego modułu.

3.3 Wyświetlanie danych w czasie rzeczywistym

Wiatrówki, podstacje i inne urządzenia w farmie wiatrowym są wyposażone w czujniki i urządzenia monitorujące, które mogą zbierać dane elektryczne o pracy, temperaturze,wibracja i inne parametry urządzenia w czasie rzeczywistym, i ostrzegać o wystąpieniu nieprawidłowości.

3.4 Zarządzanie energią

wyświetlanie parametrów aktywnych i reaktywnych, the control and adjustment of active and reactive power and other functions can effectively reduce the operating costs of enterprises and provide data support for the goal of energy conservation and emission reduction.

3.5 Sprawozdanie z produkcji

Funkcje wyświetlania i raportowania ważnych parametrów, takich jak energia wiatrowa, wskaźniki wydajności farm wiatrowych i jednostki nowej energii,i statystyki obsługi eksploatacji każdego urządzenia farmy wiatrowej w zależności od wymiaru czasowego (dzień)Zgodnie z metodą zapytania dnia, miesiąca i roku ważne parametry są klasyfikowane i liczone według pozycji, a raport generowany.

3.6 Analiza statystyczna

Wspieranie różnych funkcji analizy statystycznej, pełne wykorzystanie potencjalnej wartości danych, dostarczanie energooszczędnych rozwiązań optymalizacyjnych, dostarczanie podstaw do podejmowania decyzji dla menedżerów,w sposób wykonalny poprawić poziom zarządzania przedsiębiorstwamiMetody analizy obejmują: statystykę awarii, krzywą mocy, statystykę dostępności, schemat wiatrowy,Raport o mocy prędkości wiatru, miesięczne i dzienne statystyki wykorzystania i przestojów itp.

Odnośniki:

[1] Acrel Enterprise Microgrid Design and Application Manual. Wersja 2022.05