حل نظام المراقبة المركزية لمزارع الرياح

الهاتف: +86 18702111813 البريد الإلكتروني: shelly@acrel.cn

شركة أكريلي المحدودة

خلاصة:باعتبارها أحد مصادر الطاقة النظيفة، شهدت القدرة الإنتاجية لمزارع الرياح نموًا سريعًا في السنوات الأخيرة. تنقسم مزارع الرياح إلى مزارع برية وأخرى بحرية. وتقع هذه المزارع عادةً في مواقع نائية، مع منشآت متناثرة وبيئات قاسية. لذلك، تحتاج مزارع الرياح إلى نظام مراقبة عن بُعد يُسهّل على موظفي التشغيل والصيانة إدارة عملياتها بكفاءة أكبر.

الكلمة المفتاحية:مزرعة الرياح، نظام مراقبة مركزي، جهاز قياس وتحكم المحول الصندوقي

1. المعدات الكهربائية لمزارع الرياح

تم تجهيز المقصورة العلوية لكل مجموعة توليد بمولد توربيني، والطرف الأمامي عبارة عن شفرة مروحة قابلة للتعديل. يمكن للنظام ضبط زاوية ميل شفرة المروحة وفقًا لظروف الرياح المختلفة. السرعة العامة لشفرة المروحة هي 10-15 نقطة دورة في الدقيقة، من خلال علبة التروس يمكن تعديلها إلى سرعة 1500 دورة في الدقيقة لتشغيل المولد. كما تم تكوين PLC صناعي في غرفة الماكينة للتحكم وجمع البيانات ذات الصلة. يتم جمع سرعة الرياح واتجاهها وسرعة الدوران والطاقة النشطة والطاقة التفاعلية لتوليد الطاقة والبيانات الأخرى ذات الصلة من خلال PLC، ويتم التحكم في المولد في الوقت الفعلي من خلال البيانات التي تم جمعها. على الأرض، يتم تثبيت محول صندوقي في الجزء السفلي من برج الرياح ليكون مسؤولاً عن التعزيز والتقارب. وفقًا للطاقة والظروف الجغرافية، يتم تعزيز توربينات رياح متعددة مرة واحدة وتوصيلها بالتوازي للتقارب إلى محطة التعزيز الفرعية. إرسال الكهرباء إلى الشبكة. يوضح الشكل 1 مخطط الأسلاك الكهربائية لمزرعة الرياح. يبلغ الجهد المنبعث من المروحة عادةً 0.69 كيلو فولت، ويُعزز إلى 10 كيلو فولت أو 35 كيلو فولت بواسطة المحول الصندوقي. بعد عدة تقاطعات متوازية، تُوصل بقضيب التوصيل الجانبي منخفض الجهد لمحطة رفع الجهد، ثم يُعزز إلى 110 كيلو فولت أو أعلى بواسطة المحول الرئيسي. ثم تُربط بشبكة الكهرباء.

على عكس طاقة الرياح البرية، بسبب البيئة القاسية لطاقة الرياح البحرية (الرطوبة العالية، كثافة الملح العالية)، يتم دمج المحول الجاف المستخدم في التعزيز الأساسي في حجرة المحرك للمروحة المسودة، مما لا يحل مشكلة بصمة الوحدة بأكملها فحسب، بل يتجنب أيضًا صعوبة الحماية الناجمة عن تركيب المحول في موضع أقل.

الشكل 1 مخطط تخطيطي للأسلاك الكهربائية لمزرعة الرياح

2. معدات الحماية والقياس والتحكم لمزارع الرياح

من توليد طاقة توربينات الرياح - محول صندوق التعزيز - نقطة التقاء - قضيب ناقل الجهد المتوسط ​​لمحطة التعزيز - المحول الرئيسي - قضيب ناقل الجهد العالي لمحطة التعزيز - مخرج الجهد العالي - وصلة الشبكة، يحتاج الجزء الأوسط إلى التعزيز مرتين قبل دمجه في الشبكة. تحتوي شبكة الكهرباء على عدد كبير من أنواع المعدات الكهربائية، وأي عطل في أي وصلة سيؤثر على التشغيل العادي لمزرعة الرياح. لذلك، من الضروري تركيب أجهزة حماية وقياس وتحكم في جميع وصلات مزرعة الرياح لمراقبة حالة تشغيلها بشكل شامل. يوضح الشكل 2 مخططًا تخطيطيًا لتكوين أجهزة الحماية والقياس والتحكم في مزرعة الرياح.

الشكل 2 مخطط تكوين أجهزة القياس والتحكم في الحماية لمزارع الرياح

2.1 جهاز قياس وتحكم المحول الصندوقي

لتقليل فاقد التيار في مزارع الرياح البرية، عادةً ما تُركّب محطة تعزيز صندوقية بجهد 0.69/35(10) كيلوفولت بجوار توربينات الرياح. تبلغ المسافة بين توربينات الرياح في مزرعة الرياح مئات الأمتار، وهي بعيدة جدًا عن غرفة التحكم المركزية. تقع محولات رفع الجهد في منطقة مفتوحة، والبيئة الطبيعية قاسية نسبيًا، مما يُصعّب الفحص اليدوي. يُعدّ جهاز القياس والتحكم في المحول الصندوقي الجزء الأساسي من نظام مراقبة مزرعة الرياح، مما يُحقق إدارة ذكية للمحول الصندوقي. يُمكن لجهاز القياس والتحكم في محطة الصندوق حماية محطة طاقة الرياح الصندوقية ومراقبتها عن بُعد، وتحقيق وظائف "الإشارات عن بُعد، والقياس عن بُعد، والتحكم عن بُعد، والضبط عن بُعد" بشكل كامل، مما يُحسّن بشكل كبير من كفاءة تشغيل وصيانة مزرعة الرياح.

الشكل 3 جهاز قياس وتحكم في محطة صندوق مزرعة الرياح

جهاز قياس ومراقبة حماية المحولات AM6-PWC الصندوقي هو جهاز متكامل يجمع بين الحماية والقياس والتحكم والاتصال لتلبية مختلف متطلبات محولات رفع الجهد من طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية. يوضح الجدول أدناه تكوينه الوظيفي.

2.2 قياس ومراقبة حماية الخطوط الجانبية وقضبان التوصيل ذات الجهد المنخفض

يتم رفع جهد توربينات الرياح المتعددة إلى 35 (10) كيلو فولت لأول مرة، ثم توصيلها بالتوازي لتشكيل دائرة متصلة بقضيب التوصيل الجانبي منخفض الجهد لمحطة رفع الجهد. لتحقيق مراقبة شاملة، زُوّد الخط بأجهزة حماية، وأجهزة قياس وتحكم متعددة الوظائف، وأجهزة مراقبة جودة الطاقة، وأجهزة قياس درجة الحرارة اللاسلكية، وذلك لضمان المراقبة الفورية للحماية الكهربائية للخط، والقياس، ودرجة الحرارة. كما زُوّد قضيب التوصيل الجانبي منخفض الجهد بأجهزة حماية من القوس الكهربائي.

الجدول 1 تكوين التحكم والقياس في خط الجهد المنخفض وحماية قضيب التوصيل

2.3 قياس وتحكم حماية المحول الرئيسي

بعد توصيل طاقة توربينات الرياح بقضيب التوزيع الجانبي منخفض الجهد، يُعزز الجهد إلى 110 كيلو فولت عبر المحول الرئيسي، ثم يُوصل بالشبكة. المحول الرئيسي مزود بحماية تفاضلية، وحماية احتياطية عالية، وحماية احتياطية منخفضة، وحماية غير كهربائية، وجهاز قياس وتحكم، وجهاز تحكم بدرجة حرارة المحول، وجهاز إرسال تروس، مما يحقق وظائف الحماية والقياس والتحكم للمحول الرئيسي، بالإضافة إلى تركيب شاشة مركزية للمجموعة.

الجدول 2 تكوين التحكم والقياس لحماية المحول الرئيسي

2.4 قياس ومراقبة حماية خطوط الجهد العالي

تُعزَّز الطاقة الكهربائية المُولَّدة من مزرعة الرياح مرتين إلى 110 كيلو فولت، ثم تُدمَج في شبكة الكهرباء. يُجهَّز خط 110 كيلو فولت بحماية تفاضلية للألياف الضوئية، وحماية للمسافة، وحماية ضد الجزر، وأجهزة قياس وتحكم.

الجدول 3 تكوين القياس والتحكم في حماية خط 110 كيلو فولت

3. نظام مراقبة مزارع الرياح

تعمل منصة مراقبة مزرعة الرياح على تحقيق مراقبة ومراقبة وإدارة الحالة التشغيلية لمزرعة الرياح والبيانات في الوقت الفعلي لتوربينات الرياح، وتحسين موثوقية وكفاءة تشغيل مزرعة الرياح، وتقليل تكاليف الصيانة، وتحقيق الإدارة الذكية.

تغطي مزرعة الرياح مساحةً واسعةً نسبيًا، ومعداتها متناثرة. يتطلب النظام متطلباتٍ عاليةً نسبيًا فيما يتعلق بموثوقية نقل البيانات والأداء الفوري. إذا سمحت الظروف، يُمكن استخدام شبكة الألياف الضوئية الحلقية لجمع البيانات ونقلها، كما يُمكن استخدام تقنية LORA اللاسلكية لنقل البيانات.

الشكل 4 مخطط نظام مراقبة مزرعة الرياح

تُحمَّل بيانات وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) لوحدة مروحة السحب وجهاز قياس وتحكم المحول الصندوقي إلى خادم البيانات في غرفة التحكم عبر شبكة الألياف الضوئية الحلقية، وتُحمَّل بيانات نظام الأتمتة الشاملة لمحطة التعزيز إلى خادم البيانات عبر شبكة الإيثرنت. تُوصَل أجهزة الإرسال وأنظمة التيار المستمر والأجهزة الذكية الأخرى بجهاز إدارة الاتصالات لتحميل البيانات إلى الخادم.

3.1 مراقبة مزارع الرياح

عرض شامل للمعلمات الأساسية لمروحة مشروع الرياح بأكملها (بما في ذلك سرعة الرياح، والطاقة، والسرعة، وما إلى ذلك)، ويمكن تحقيق توليد الطاقة اليومي، وتوليد الطاقة الشهري، والتوليد السنوي. مراقبة توليد الطاقة مريحة للمراقبة في الوقت الحقيقي لحالة تشغيل مروحة المشروع.

3.2 مراقبة الطاقم

قم بمراقبة معلمات وحالة التحكم لكل وحدة تحكم في الوحدة، بما في ذلك: الملعب، الانحراف، علبة التروس، المولد، محطة الهيدروليكية، غرفة المحرك، المحول، شبكة الطاقة، سلسلة الأمان، عزم الدوران، العمود الرئيسي، قاعدة البرج، مقياس الرياح، إلخ. تحقيق العرض الشامل للمعلمات والأخطاء والرسوم البيانية للاتجاهات لكل وحدة.

3.3 عرض البيانات في الوقت الفعلي

تم تجهيز مراوح السحب ومحطات الطاقة الفرعية والمعدات الأخرى في مزرعة الرياح بأجهزة استشعار ومعدات مراقبة، والتي يمكنها جمع البيانات الكهربائية التشغيلية ودرجة الحرارة والاهتزاز والمعلمات الأخرى للمعدات في الوقت الفعلي، وإعطاء تحذيرات في الوقت المناسب في حالة حدوث أي خلل.

3.4 إدارة الطاقة

إن عرض المعلمات النشطة والتفاعلية، والتحكم في الطاقة النشطة والتفاعلية وتعديلها والوظائف الأخرى يمكن أن يقلل بشكل فعال من تكاليف تشغيل المؤسسات ويوفر دعم البيانات لهدف الحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات.

3.5 تقرير الإنتاج

عرض وتسجيل خصائص التقارير للمعلمات المهمة، مثل طاقة الرياح، ومؤشرات أداء مزارع الرياح، ووحدات الطاقة الجديدة، ودعم إحصاءات تشغيل كل معدة من معدات مزارع الرياح حسب الوقت (اليوم، الشهر، والسنة). بناءً على طريقة الاستعلام باليوم، الشهر، والسنة، تُصنف المعلمات المهمة وتُحصّى حسب العنصر، ثم يُنشأ التقرير.

3.6 التحليل الإحصائي

يدعم مجموعة متنوعة من وظائف التحليل الإحصائي، ويستغل البيانات بكفاءة عالية، ويوفر حلولاً لتحسين كفاءة الطاقة، ويشكل أساساً لاتخاذ القرارات من قبل المديرين، ويرفع مستوى إدارة المؤسسات بشكل عملي، ويحقق في نهاية المطاف أهداف توفير الطاقة وخفض الانبعاثات والإنتاج العلمي. تشمل أساليب التحليل: إحصاءات الأعطال، ومنحنى الطاقة، وإحصاءات التوافر، ومخطط وردة الرياح، وتقرير طاقة سرعة الرياح، وإحصاءات الاستخدام ووقت التوقف الشهرية واليومية، وغيرها.

مراجع:

[1] دليل تصميم وتطبيق شبكات الطاقة الصغيرة من Acrel Enterprise. الإصدار 2022.05