راه حل سیستم نظارت متمرکز برای مزارع بادی

تلفن: +86 18702111813 ایمیل: shelly@acrel.cn

شرکت آکرل،. Ltd.

چکیده:به عنوان یکی از منابع انرژی پاک، ظرفیت نصب شده مزارع بادی در سال های اخیر به سرعت رشد کرده است. مزارع بادی به دو دسته مزارع بادی خشکی و مزارع بادی فراساحلی تقسیم می شوند. به طور کلی، آنها در مکان های دور افتاده، با تاسیسات پراکنده و محیط های خشن قرار دارند. بنابراین، مزارع بادی نیاز به یک سیستم نظارت از راه دور برای تسهیل پرسنل بهره برداری و نگهداری برای مدیریت کارآمدتر عملیات مزرعه بادی دارند.

کلمه کلیدی:مزرعه بادی، سیستم نظارت متمرکز، دستگاه اندازه گیری و کنترل ترانسفورماتور جعبه

1.تجهیزات الکتریکی برای مزارع بادی

کابین بالای هر مجموعه ژنراتور مجهز به ژنراتور توربین است و قسمت جلویی آن یک تیغه فن قابل تنظیم است. این سیستم می تواند زاویه شیب پره فن را با توجه به شرایط مختلف باد تنظیم کند. سرعت کلی پره فن 10-15 دور در دقیقه است، از طریق گیربکس می توان سرعت 1500 دور در دقیقه را تنظیم کرد تا ژنراتور را به حرکت درآورد. یک PLC صنعتی نیز در اتاق ماشین برای کنترل و جمع آوری داده های مرتبط پیکربندی شده است. سرعت باد، جهت باد، سرعت چرخش، توان اکتیو و توان راکتیو تولید برق و سایر داده‌های مرتبط از طریق PLC جمع‌آوری می‌شود و ژنراتور به‌صورت بلادرنگ از طریق داده‌های جمع‌آوری‌شده کنترل می‌شود. در خشکی، یک ترانسفورماتور جعبه ای در پایین برج باد نصب شده است تا وظیفه تقویت و همگرایی را بر عهده بگیرد. با توجه به توان و شرایط جغرافیایی، چندین توربین بادی یک بار تقویت شده و به صورت موازی برای همگرایی به پست تقویت کننده متصل می شوند. ارسال برق به شبکه نمودار سیم کشی برق مزرعه بادی در شکل 1 نشان داده شده است. ولتاژ ساطع شده توسط فن به طور کلی 0.69 کیلو ولت است که توسط ترانسفورماتور جعبه ای به 10 کیلو ولت یا 35 کیلو ولت افزایش می یابد. پس از اتصالات موازی متعدد، آنها به شینه جانبی ولتاژ پایین پست بالابر متصل می شوند و سپس توسط ترانسفورماتور اصلی تا 110 کیلو ولت یا بالاتر تقویت می شوند. به شبکه برق

متفاوت از نیروی باد خشکی، به دلیل محیط سخت نیروی باد دریایی (رطوبت بالا، چگالی نمک بالا)، ترانسفورماتور نوع خشک مورد استفاده برای تقویت اولیه در محفظه موتور فن پیشرو ادغام شده است که نه تنها مشکل کل ردپای واحد را حل می کند، بلکه از دشواری حفاظت ناشی از نصب ترانسفورماتور در موقعیت پایین تر نیز جلوگیری می کند.

شکل 1 نمودار شماتیک سیم کشی برق مزرعه بادی

2. تجهیزات حفاظت و اندازه گیری و کنترل نیروگاه های بادی

از تولید برق توربین بادی - ترانسفورماتور جعبه تقویت کننده - تلاقی - شینه فشار متوسط ​​ایستگاه تقویت کننده - ترانسفورماتور اصلی - شینه فشار قوی ایستگاه تقویت کننده - خروجی فشار قوی - اتصال به شبکه، وسط قبل از ادغام در شبکه باید دو بار تقویت شود. بنابراین، راه اندازی دستگاه های حفاظتی و اندازه گیری و کنترلی در تمامی لینک های نیروگاه بادی برای نظارت همه جانبه بر وضعیت بهره برداری نیروگاه بادی ضروری است. شکل 2 یک نمودار شماتیک از پیکربندی تجهیزات حفاظت و اندازه گیری و کنترل مزرعه بادی است.

شکل 2 نمودار پیکربندی دستگاه های اندازه گیری و کنترل حفاظتی برای مزارع بادی

2.1 دستگاه اندازه گیری و کنترل ترانسفورماتور جعبه

به منظور کاهش تلفات خط در مزارع بادی خشکی، یک ایستگاه تقویت کننده جعبه ای 0.69/35 (10)kV به طور کلی در کنار توربین بادی نصب می شود. فاصله بین توربین های بادی در مزرعه بادی صدها متر است که فاصله زیادی با اتاق کنترل مرکزی دارد. ترانسفورماتورهای پله‌آپ در زمین باز قرار دارند و محیط طبیعی نسبتاً خشن است که بازرسی دستی را دشوار می‌کند. دستگاه اندازه گیری و کنترل ترانسفورماتور جعبه ای بخش اصلی سیستم مانیتورینگ مزرعه بادی است که مدیریت هوشمند ترانسفورماتور جعبه ای را تحقق می بخشد. دستگاه اندازه گیری و کنترل ایستگاه جعبه می تواند از ایستگاه جعبه برق بادی محافظت کرده و از راه دور نظارت کند، عملکردهای "سیگنال دهی از راه دور، تله متری، کنترل از راه دور و تنظیم از راه دور" را کاملاً درک کند و کارایی بهره برداری و نگهداری مزرعه بادی را تا حد زیادی بهبود بخشد.

شکل 3 دستگاه اندازه گیری و کنترل ایستگاه جعبه نیروگاه بادی

دستگاه اندازه‌گیری و کنترل حفاظت ترانسفورماتور جعبه‌ای AM6-PWC یک دستگاه یکپارچه است که حفاظت، اندازه‌گیری و کنترل و ارتباطات را برای نیازهای مختلف ترانسفورماتورهای برق بادی و فتوولتائیک افزایش می‌دهد. پیکربندی عملکردی آن در جدول زیر نشان داده شده است.

2.2 اندازه گیری و کنترل حفاظت خط جانبی و شینه ولتاژ پایین

توربین های بادی متعدد برای اولین بار تا 35 (10) کیلو ولت تقویت می شوند و سپس به صورت موازی وصل می شوند تا مداری را تشکیل دهند که به شینه جانبی ولتاژ پایین پست بالابر متصل است. . به منظور دستیابی به نظارت جامع، خط مجهز به دستگاه‌های حفاظت خط، ابزارهای اندازه‌گیری و کنترل چند منظوره، دستگاه‌های نظارت بر کیفیت توان و دستگاه‌های اندازه‌گیری دمای بی‌سیم برای تحقق نظارت بر زمان واقعی حفاظت الکتریکی خط، اندازه‌گیری و دما است و شینه‌های جانبی ولتاژ پایین مجهز به دستگاه‌های حفاظت قوس هستند.

جدول 1 خط جانبی ولتاژ پایین، اندازه گیری حفاظت شینه و پیکربندی کنترل

2.3 اندازه گیری و کنترل حفاظت ترانسفورماتور اصلی

پس از اینکه تولید برق توربین بادی توسط شینه جانبی ولتاژ پایین به هم متصل شد، از طریق ترانسفورماتور اصلی تا 110 کیلو ولت تقویت شده و به شبکه متصل می شود. ترانسفورماتور اصلی مجهز به حفاظت دیفرانسیل، حفاظت پشتیبان بالا، حفاظت کم پشتیبان، حفاظت غیر الکتریکی، دستگاه اندازه گیری و کنترل، کنترل دمای ترانسفورماتور و فرستنده دنده برای تحقق حفاظت، عملکرد اندازه گیری و کنترل ترانسفورماتور اصلی و نصب متمرکز صفحه نمایش گروهی است.

جدول 2 اندازه گیری و پیکربندی کنترل حفاظت ترانسفورماتور اصلی

2.4 اندازه گیری و کنترل حفاظت خط ولتاژ بالا

انرژی الکتریکی تولید شده توسط مزرعه بادی دو بار به 110 کیلو ولت افزایش می یابد و سپس در شبکه برق گنجانده می شود. خط 110 کیلوولت مجهز به حفاظت دیفرانسیل فیبر نوری، حفاظت از راه دور، حفاظت ضد جزیره و دستگاه های اندازه گیری و کنترل است.

جدول 3 اندازه گیری و پیکربندی کنترل حفاظت خط 110 کیلوولت

3. سیستم مانیتورینگ مزرعه بادی

پلت فرم مانیتورینگ مزرعه بادی، نظارت، کنترل و مدیریت وضعیت عملیاتی مزرعه بادی و داده های لحظه ای توربین های بادی را درک می کند، قابلیت اطمینان و کارایی بهره برداری مزرعه بادی را بهبود می بخشد، هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد و مدیریت هوشمند را تحقق می بخشد.

مزرعه بادی منطقه نسبتاً وسیعی را پوشش می دهد و تجهیزات پراکنده هستند. این سیستم دارای الزامات نسبتاً بالایی برای قابلیت اطمینان ارتباطات داده و عملکرد در زمان واقعی است. اگر شرایط اجازه دهد، می توان از شبکه حلقه فیبر نوری اضافی برای جمع آوری و ارتباط داده ها و روش بی سیم LORA نیز برای انتقال داده استفاده کرد.

شکل 4 نمودار سیستم مانیتورینگ مزرعه بادی

داده های PLC واحد فن پیش نویس و دستگاه اندازه گیری و کنترل ترانسفورماتور جعبه ای از طریق شبکه حلقه فیبر نوری در سرور داده در اتاق کنترل بارگذاری می شود و داده های سیستم جامع اتوماسیون ایستگاه تقویت کننده از طریق اترنت در سرور داده بارگذاری می شود. فرستنده‌ها، سیستم‌های DC و سایر دستگاه‌های هوشمند به دستگاه مدیریت ارتباطات متصل می‌شوند تا داده‌ها را روی سرور آپلود کنند.

3.1 نظارت بر مزرعه بادی

نمایش جامع پارامترهای اساسی کل فن پیش نویس مزرعه بادی (از جمله سرعت باد، قدرت، سرعت و غیره) و می تواند تولید برق روزانه، تولید برق ماهانه، سالانه را درک کند.

3.2 نظارت خدمه

نظارت بر پارامترها و وضعیت کنترل هر یک از ماژول های کنترل در واحد شامل: گام، انحراف، گیربکس، ژنراتور، ایستگاه هیدرولیک، موتورخانه، مبدل، شبکه برق، زنجیر ایمنی، گشتاور، شفت اصلی، پایه برج، باد سنج و ... نمایش جامع پارامترها، عیوب و نمودار روند هر ماژول را مشاهده کنید.

3.3 نمایش داده ها در زمان واقعی

فن پیش نویس، پست ها و سایر تجهیزات در مزرعه بادی مجهز به سنسورها و تجهیزات نظارتی هستند که می توانند داده های الکتریکی عملیاتی، دما، ارتعاش و سایر پارامترهای تجهیزات را در زمان واقعی جمع آوری کنند و در صورت بروز ناهنجاری ها به موقع هشدار دهند.

3.4 مدیریت انرژی

نمایش پارامترهای فعال و راکتیو، کنترل و تنظیم توان اکتیو و راکتیو و سایر عملکردها می تواند به طور موثر هزینه های عملیاتی شرکت ها را کاهش دهد و پشتیبانی داده ها را برای هدف صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار فراهم کند.

3.5 گزارش تولید

نمایش و گزارش توابع برای پارامترهای مهم مانند قدرت باد، شاخص های عملکرد مزرعه بادی و انرژی جدید واحد، و پشتیبانی از آمار عملکرد هر یک از تجهیزات مزرعه بادی با توجه به بعد زمانی (روز، ماه و سال). با توجه به روش استعلام روز، ماه و سال، پارامترهای مهم طبقه بندی و بر اساس آیتم شمارش شده و گزارش تولید می شود.

3.6 تجزیه و تحلیل آماری

پشتیبانی از انواع توابع تجزیه و تحلیل آماری، بهره برداری کامل از ارزش بالقوه داده ها، ارائه راه حل های بهینه سازی صرفه جویی در مصرف انرژی، ارائه مبنای تصمیم گیری برای مدیران، بهبود سطح مدیریت شرکت ها به روشی امکان پذیر و در نهایت دستیابی به هدف صرفه جویی در انرژی، کاهش انتشار و تولید علمی. روش های تجزیه و تحلیل عبارتند از: آمار خطا، منحنی توان، آمار در دسترس بودن، نمودار افزایش باد، گزارش سرعت باد، آمار بهره برداری ماهانه و روزانه و زمان خرابی و غیره.

مراجع:

[1] کتابچه راهنمای طراحی و کاربرد ریزشبکه Acrel Enterprise. نسخه 2022.05