Solution de système de surveillance centralisée pour les parcs éoliens

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Acrel Co. Ltd.

Abstrait: En tant que source d’énergie propre, la capacité installée des parcs éoliens a connu une croissance rapide ces dernières années. Les parcs éoliens sont divisés en parcs éoliens terrestres et parcs éoliens offshore. Généralement, ils sont situés dans des endroits éloignés, avec des installations dispersées et des environnements difficiles. Par conséquent, les parcs éoliens ont besoin d’un système de surveillance à distance pour permettre au personnel d’exploitation et de maintenance de gérer plus efficacement les opérations du parc éolien.

Mot-clé:parc éolien, système de surveillance centralisé, dispositif de mesure et de contrôle du transformateur en caisson

1.Équipements électriques pour parcs éoliens

La cabine supérieure de chaque groupe électrogène est équipée d'un turbogénérateur et l'extrémité avant est une pale de ventilateur réglable. Le système peut ajuster l'angle d'inclinaison de la pale du ventilateur en fonction des différentes conditions de vent. La vitesse générale de la pale du ventilateur est de 10 à 15 tr/min, grâce à la boîte de vitesses qui peut être ajustée à une vitesse de 1 500 tr/min pour entraîner le générateur. Un automate industriel est également configuré dans la salle des machines pour le contrôle et la collecte des données associées. La vitesse du vent, la direction du vent, la vitesse de rotation, la puissance active et la puissance réactive de la production d'électricité et d'autres données connexes sont collectées via le PLC, et le générateur est contrôlé en temps réel grâce aux données collectées. Sur terre, un transformateur en forme de boîte est installé au bas de la tour éolienne pour se charger de la suralimentation et de la convergence. Selon la puissance et les conditions géographiques, plusieurs éoliennes sont boostées une fois et connectées en parallèle pour converger vers la sous-station de boost. Envoyez de l’électricité au réseau. Le schéma de câblage électrique du parc éolien est illustré à la figure 1. La tension émise par le ventilateur est généralement de 0,69 kV, qui est augmentée à 10 kV ou 35 kV par le transformateur du boîtier. Après plusieurs confluences parallèles, ils sont connectés au jeu de barres côté basse tension de la sous-station élévateur, puis amplifiés à 110 kV ou plus par le transformateur principal. dans le réseau électrique.

Différent de l'énergie éolienne terrestre, en raison de l'environnement difficile de l'énergie éolienne offshore (humidité élevée, densité de sel élevée), le transformateur de type sec utilisé pour l'amplification primaire est intégré dans le compartiment moteur du ventilateur de tirage, ce qui résout non seulement le problème. de l'encombrement de l'ensemble de l'unité, mais cela évite également la difficulté de protection causée par l'installation du transformateur à une position plus basse.

Figure 1 Schéma schématique du câblage électrique du parc éolien

2. Équipements de protection, de mesure et de contrôle pour les parcs éoliens

De la production d'énergie éolienne - transformateur de boîtier de surpression - confluence - barre omnibus moyenne tension de la station de surpression - transformateur principal - barre omnibus haute tension de la station de surpression - prise haute tension - connexion au réseau, le milieu doit être boosté deux fois avant d'être fusionné dans le réseau Le réseau électrique dispose d'un grand nombre et de types d'équipements électriques, et toute défaillance d'un lien affectera le fonctionnement normal du parc éolien. Par conséquent, il est nécessaire de mettre en place des dispositifs de protection, de mesure et de contrôle dans tous les maillons du parc éolien afin de surveiller de manière exhaustive l’état de fonctionnement du parc éolien. La figure 2 est un diagramme schématique de la configuration des dispositifs de protection et de mesure et de contrôle du parc éolien.

Figure 2 Schéma de configuration des dispositifs de mesure et de contrôle de protection pour parcs éoliens

2.1 Dispositif de mesure et de contrôle du transformateur caisson

Afin de réduire les pertes en ligne dans les parcs éoliens terrestres, une station de surpression de type caisson 0,69/35(10)kV est généralement installée à côté de l'éolienne. La distance entre les éoliennes du parc éolien est de plusieurs centaines de mètres, ce qui est loin de la salle de contrôle centrale. Les transformateurs élévateurs sont situés en champ ouvert et l'environnement naturel est relativement rude, ce qui rend l'inspection manuelle difficile. Le dispositif de mesure et de contrôle du transformateur de type boîte est la partie essentielle du système de surveillance du parc éolien, qui réalise une gestion intelligente du transformateur de type boîte. Le dispositif de mesure et de commande de station-boîte peut protéger et surveiller à distance la station-station d'énergie éolienne, réaliser pleinement les fonctions de « signalisation à distance, télémétrie, télécommande et réglage à distance », et améliorer considérablement l'efficacité de l'exploitation et de la maintenance du parc éolien. .

Figure 3 : Dispositif de mesure et de contrôle de la station-station du parc éolien

Le dispositif de mesure et de contrôle de protection de transformateur de type boîtier AM6-PWC est un dispositif intégré intégrant la protection, la mesure, le contrôle et la communication pour différentes exigences des transformateurs élévateurs d'énergie éolienne et photovoltaïque. Sa configuration fonctionnelle est présentée dans le tableau ci-dessous.

2.2 Mesure et contrôle de la protection des lignes latérales basse tension et des jeux de barres

Plusieurs éoliennes sont boostées à 35 (10) kV pour la première fois, puis connectées en parallèle pour former un circuit connecté au jeu de barres côté basse tension de la sous-station élévateur. . Afin de réaliser une surveillance complète, la ligne est équipée de dispositifs de protection de ligne, d'instruments de mesure et de contrôle multifonctionnels, de dispositifs de surveillance de la qualité de l'énergie et de dispositifs de mesure de température sans fil pour réaliser une surveillance en temps réel de la protection électrique, de la mesure et de la température de la ligne, et les jeux de barres latéraux basse tension sont équipés de dispositifs de protection contre les arcs.

Tableau 1 Ligne latérale basse tension, configuration de mesure et de contrôle de la protection du jeu de barres

2.3 Mesure et contrôle de la protection du transformateur principal

Une fois que la production d'électricité de l'éolienne est confluence par le jeu de barres côté basse tension, elle est portée à 110 kV via le transformateur principal et connectée au réseau. Le transformateur principal est équipé d'une protection différentielle, d'une protection de sauvegarde élevée, d'une protection de sauvegarde faible, d'une protection non électrique, d'un dispositif de mesure et de contrôle, d'un contrôle de température du transformateur et d'un émetteur à engrenages pour réaliser la fonction de protection, de mesure et de contrôle du transformateur principal, et centralisé installation d'écran de groupe.

Tableau 2 Configuration de mesure et de contrôle de la protection du transformateur principal

2.4 Mesure et contrôle de la protection des lignes haute tension

L'énergie électrique générée par le parc éolien est augmentée deux fois pour atteindre 110 kV puis incorporée au réseau électrique. La ligne 110kV est équipée d'une protection différentielle à fibre optique, d'une protection de distance, d'une protection anti-îlotage et de dispositifs de mesure et de contrôle.

Tableau 3 Configuration de mesure et de contrôle de la protection de ligne 110 kV

3. Système de surveillance du parc éolien

La plate-forme de surveillance du parc éolien réalise la surveillance, le contrôle et la gestion de l'état de fonctionnement du parc éolien et des données en temps réel des éoliennes, améliore la fiabilité et l'efficacité opérationnelle du parc éolien, réduit les coûts de maintenance et réalise une gestion intelligente. .

Le parc éolien couvre une superficie relativement vaste et les équipements sont dispersés. Le système a des exigences relativement élevées en matière de fiabilité de communication de données et de performances en temps réel. Si les conditions le permettent, le réseau en anneau redondant à fibre optique peut être utilisé pour la collecte et la communication de données, et la méthode sans fil LORA peut également être utilisée pour la transmission de données.

Figure 4 Schéma du système de surveillance du parc éolien

Les données du PLC de l'unité de ventilateur de tirage et du dispositif de mesure et de contrôle du transformateur de boîtier sont téléchargées sur le serveur de données dans la salle de contrôle via le réseau en anneau à fibre optique, et les données du système d'automatisation complet de la station de surpression sont téléchargées vers les données. serveur via Ethernet. Les émetteurs, systèmes DC et autres appareils intelligents sont connectés à la machine de gestion des communications pour télécharger les données sur le serveur.

3.1 Surveillance du parc éolien

Affichage complet des paramètres de base de l'ensemble du ventilateur de tirage du parc éolien (y compris la vitesse du vent, la puissance, la vitesse, etc.), et peut réaliser la production d'énergie quotidienne, la production d'énergie mensuelle, annuelle. La surveillance de la production d'énergie est pratique en temps réel surveillance de l'état de fonctionnement du ventilateur de tirage.

3.2 Surveillance de l'équipage

Surveillez les paramètres et l'état de contrôle de chaque module de commande de l'unité, notamment : tangage, lacet, boîte de vitesses, générateur, station hydraulique, salle des machines, convertisseur, réseau électrique, chaîne de sécurité, couple, arbre principal, base de tour, anémomètre, etc. . Réaliser l'affichage complet des paramètres, des défauts et des graphiques de tendance de chaque module.

3.3 Affichage des données en temps réel

Le ventilateur de tirage, les sous-stations et autres équipements du parc éolien sont équipés de capteurs et d'équipements de surveillance, qui peuvent collecter les données électriques de fonctionnement, la température, les vibrations et d'autres paramètres de l'équipement en temps réel, et donner des avertissements en temps opportun en cas d'anomalies.

3.4 Gestion de l'alimentation

L'affichage des paramètres actifs et réactifs, le contrôle et l'ajustement de la puissance active et réactive et d'autres fonctions peuvent réduire efficacement les coûts d'exploitation des entreprises et fournir un support de données pour l'objectif d'économie d'énergie et de réduction des émissions.

3.5 Rapport de fabrication

Fonctions d'affichage et de rapport pour les paramètres importants tels que l'énergie éolienne, les indicateurs de performance du parc éolien et la nouvelle énergie de l'unité, et prise en charge des statistiques de fonctionnement de chaque équipement de parc éolien en fonction de la dimension temporelle (jour, mois et année). Selon la méthode de requête du jour, du mois et de l'année, les paramètres importants sont classés et comptés par élément, et le rapport est généré.

3.6 Analyse statistique

Prend en charge une variété de fonctions d'analyse statistique, exploite pleinement la valeur potentielle des données, fournit des solutions d'optimisation d'économie d'énergie, fournit une base de prise de décision aux gestionnaires, améliore le niveau de gestion des entreprises de manière réalisable et enfin atteint l'objectif d'énergie- économie, réduction des émissions et production scientifique. Les méthodes d'analyse comprennent : les statistiques de pannes, la courbe de puissance, les statistiques de disponibilité, le diagramme de rose des vents, le rapport sur la vitesse du vent, les statistiques d'utilisation et de temps d'arrêt mensuelles et quotidiennes, etc.

Les références:

[1] Manuel de conception et d'application des micro-réseaux Acrel Enterprise. Version 2022.05