Solusi sistem pemantauan terpusat untuk ladang angin

Telp: +86 18702111813 Surel: shelly@acrel.cn

Acrel Co,.Ltd.

Abstrak:Sebagai salah satu sumber energi bersih, kapasitas terpasang ladang angin telah tumbuh pesat dalam beberapa tahun terakhir. Ladang angin terbagi menjadi ladang angin darat dan ladang angin lepas pantai. Ladang angin umumnya terletak di lokasi terpencil, dengan instalasi yang tersebar dan lingkungan yang keras. Oleh karena itu, ladang angin memerlukan sistem pemantauan jarak jauh untuk memudahkan personel operasi dan pemeliharaan mengelola operasi ladang angin secara lebih efisien.

Kata kunci:ladang angin, sistem pemantauan terpusat, alat ukur dan kontrol transformator kotak

1. Peralatan listrik untuk ladang angin

Kabin atas setiap set pembangkit dilengkapi dengan generator turbin, dan ujung depan adalah bilah kipas yang dapat disesuaikan. Sistem dapat menyesuaikan sudut kemiringan bilah kipas sesuai dengan kondisi angin yang berbeda. Kecepatan umum bilah kipas adalah 10-15 poin rpm, melalui gearbox dapat disesuaikan dengan kecepatan 1500 rpm untuk menggerakkan generator. PLC industri juga dikonfigurasi di ruang mesin untuk kontrol dan pengumpulan data terkait. Kecepatan angin, arah angin, kecepatan rotasi, daya aktif dan daya reaktif pembangkit listrik dan data terkait lainnya dikumpulkan melalui PLC, dan generator dikontrol secara real time melalui data yang dikumpulkan. Di darat, transformator kotak dipasang di bagian bawah menara angin untuk bertanggung jawab untuk meningkatkan dan konvergen. Menurut daya dan kondisi geografis, beberapa turbin angin didorong sekali dan dihubungkan secara paralel untuk konvergen ke gardu induk penguat. Mengirim listrik ke jaringan. Diagram kabel listrik dari ladang angin ditunjukkan pada Gambar 1. Tegangan yang dipancarkan oleh kipas umumnya 0,69kV, yang dinaikkan menjadi 10kV atau 35kV oleh transformator kotak. Setelah beberapa kali pertemuan paralel, mereka dihubungkan ke busbar sisi tegangan rendah dari gardu induk step-up, dan kemudian dinaikkan menjadi 110kV atau lebih tinggi oleh transformator utama. ke dalam jaringan listrik.

Berbeda dengan tenaga angin darat, karena lingkungan tenaga angin lepas pantai yang keras (kelembapan tinggi, kepadatan garam tinggi), transformator tipe kering yang digunakan untuk peningkatan primer diintegrasikan dalam kompartemen mesin kipas angin, yang tidak hanya memecahkan masalah tapak seluruh unit, tetapi juga menghindari kesulitan perlindungan yang disebabkan oleh pemasangan transformator pada posisi yang lebih rendah.

Gambar 1 Diagram skema kabel listrik ladang angin

2. Peralatan proteksi, pengukuran dan kontrol untuk ladang angin

Dari pembangkit listrik turbin angin - transformator kotak booster - pertemuan - busbar tegangan menengah stasiun booster - transformator utama - busbar tegangan tinggi stasiun booster - outlet tegangan tinggi - koneksi jaringan, bagian tengah perlu ditingkatkan dua kali sebelum digabungkan ke jaringan Jaringan listrik memiliki sejumlah besar dan jenis peralatan listrik, dan setiap kegagalan dalam tautan apa pun akan memengaruhi operasi normal ladang angin. Oleh karena itu, perlu untuk menyiapkan perangkat perlindungan dan pengukuran dan kontrol di semua tautan ladang angin untuk memantau status operasi ladang angin secara komprehensif. Gambar 2 adalah diagram skematis dari konfigurasi perangkat perlindungan dan pengukuran serta kontrol ladang angin.

Gambar 2 Diagram konfigurasi alat ukur dan kontrol proteksi pada pembangkit listrik tenaga angin

2.1 Alat ukur dan kontrol transformator kotak

Untuk mengurangi kehilangan daya pada ladang angin di darat, stasiun penguat tipe kotak 0,69/35(10)kV umumnya dipasang di sebelah turbin angin. Jarak antar turbin angin di ladang angin adalah ratusan meter, yang jauh dari ruang kendali pusat. Trafo step-up terletak di lapangan terbuka, dan lingkungan alamnya relatif keras, yang membuat pemeriksaan manual menjadi sulit. Perangkat pengukuran dan kontrol trafo tipe kotak adalah bagian inti dari sistem pemantauan ladang angin, yang mewujudkan manajemen trafo tipe kotak yang cerdas. Perangkat pengukuran dan kontrol stasiun kotak dapat melindungi dan memantau stasiun kotak tenaga angin dari jarak jauh, sepenuhnya mewujudkan fungsi "persinyalan jarak jauh, telemetri, kendali jarak jauh, dan penyesuaian jarak jauh", dan sangat meningkatkan efisiensi operasi dan pemeliharaan ladang angin.

Gambar 3 Alat ukur dan kontrol stasiun kotak ladang angin

Perangkat pengukuran dan kontrol proteksi transformator tipe kotak AM6-PWC merupakan perangkat terpadu yang memadukan proteksi, pengukuran dan kontrol, serta komunikasi untuk berbagai kebutuhan transformator step-up tenaga angin dan fotovoltaik. Konfigurasi fungsionalnya ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

2.2 Pengukuran dan kontrol proteksi saluran samping tegangan rendah dan busbar

Beberapa turbin angin didorong ke 35 (10) kV untuk pertama kalinya dan kemudian dihubungkan secara paralel untuk membentuk sirkuit yang terhubung ke busbar sisi tegangan rendah dari gardu induk step-up. Untuk mencapai pemantauan yang komprehensif, saluran dilengkapi dengan perangkat proteksi saluran, instrumen pengukuran dan kontrol multifungsi, perangkat pemantauan kualitas daya, dan perangkat pengukuran suhu nirkabel untuk mewujudkan pemantauan real-time terhadap proteksi listrik saluran, pengukuran dan suhu, dan busbar sisi tegangan rendah dilengkapi dengan perangkat proteksi busur listrik.

Tabel 1 Pengukuran proteksi busbar, saluran samping tegangan rendah dan konfigurasi kontrol

2.3 Pengukuran dan kontrol proteksi transformator utama

Setelah pembangkitan daya turbin angin dikonfluensi oleh busbar sisi tegangan rendah, daya tersebut ditingkatkan menjadi 110kV melalui transformator utama dan dihubungkan ke jaringan. Transformator utama dilengkapi dengan proteksi diferensial, proteksi cadangan tinggi, proteksi cadangan rendah, proteksi non-listrik, perangkat pengukuran dan kontrol, kontrol suhu transformator, dan pemancar roda gigi untuk mewujudkan fungsi proteksi, pengukuran, dan kontrol transformator utama, serta pemasangan layar grup terpusat.

Tabel 2 Pengukuran proteksi transformator utama dan konfigurasi kontrol

2.4 Pengukuran dan kontrol proteksi saluran tegangan tinggi

Energi listrik yang dihasilkan oleh ladang angin tersebut ditingkatkan dua kali lipat menjadi 110kV dan kemudian dimasukkan ke dalam jaringan listrik. Saluran 110kV dilengkapi dengan perlindungan diferensial serat optik, perlindungan jarak, perlindungan anti-pulau, serta perangkat pengukuran dan kontrol.

Tabel 3 Pengukuran proteksi saluran 110kV dan konfigurasi kontrol

3. Sistem pemantauan ladang angin

Platform pemantauan ladang angin mewujudkan pemantauan, pengendalian, dan pengelolaan status pengoperasian ladang angin dan data turbin angin secara real-time, meningkatkan keandalan dan efisiensi pengoperasian ladang angin, mengurangi biaya pemeliharaan, dan mewujudkan manajemen cerdas.

Ladang angin mencakup area yang relatif luas, dan peralatannya tersebar. Sistem ini memiliki persyaratan yang relatif tinggi untuk keandalan komunikasi data dan kinerja waktu nyata. Jika kondisi memungkinkan, jaringan cincin redundan serat optik dapat digunakan untuk pengumpulan dan komunikasi data, dan metode nirkabel LORA juga dapat digunakan untuk transmisi data.

Gambar 4 Diagram sistem pemantauan ladang angin

Data unit kipas angin PLC dan perangkat pengukuran dan kontrol transformator kotak diunggah ke server data di ruang kontrol melalui jaringan cincin serat optik, dan data sistem otomasi komprehensif stasiun pendorong diunggah ke server data melalui Ethernet. Pemancar, sistem DC, dan perangkat pintar lainnya dihubungkan ke mesin manajemen komunikasi untuk mengunggah data ke server.

3.1 Pemantauan ladang angin

Tampilan komprehensif parameter dasar seluruh kipas angin ladang angin (termasuk kecepatan angin, daya, kecepatan, dll.), dan dapat mewujudkan pembangkitan daya harian, pembangkitan daya bulanan, dan pemantauan pembangkitan daya tahunan yang nyaman untuk pemantauan waktu nyata status pengoperasian kipas angin.

3.2 Pemantauan kru

Memantau parameter dan status kontrol setiap modul kontrol dalam unit, meliputi: pitch, yaw, gearbox, generator, stasiun hidrolik, ruang mesin, konverter, jaringan listrik, rantai pengaman, torsi, poros utama, dasar menara, pengukur angin, dll. Mewujudkan tampilan parameter, kesalahan, dan grafik tren yang komprehensif dari setiap modul.

3.3 Tampilan data waktu nyata

Kipas angin, gardu induk, dan perlengkapan lain di ladang angin dilengkapi dengan sensor dan perlengkapan pemantauan, yang dapat mengumpulkan data kelistrikan operasi, suhu, getaran, dan parameter lain dari peralatan secara real-time, serta memberikan peringatan tepat waktu jika terjadi kelainan.

3.4 Manajemen daya

Tampilan parameter aktif dan reaktif, kontrol dan penyesuaian daya aktif dan reaktif serta fungsi lainnya dapat secara efektif mengurangi biaya operasional perusahaan dan memberikan dukungan data untuk tujuan konservasi energi dan pengurangan emisi.

3.5 Laporan produksi

Menampilkan dan melaporkan fungsi laporan untuk parameter penting seperti daya angin, indikator kinerja ladang angin, dan energi baru unit, serta mendukung statistik pengoperasian setiap peralatan ladang angin menurut dimensi waktu (hari, bulan, dan tahun). Menurut metode kueri hari, bulan, dan tahun, parameter penting diklasifikasikan dan dihitung menurut item, dan laporan dibuat.

3.6 Analisis statistik

Mendukung berbagai fungsi analisis statistik, memanfaatkan sepenuhnya nilai potensial data, menyediakan solusi pengoptimalan hemat energi, menyediakan dasar pengambilan keputusan bagi para manajer, meningkatkan tingkat manajemen perusahaan dengan cara yang layak, dan akhirnya mencapai tujuan penghematan energi, pengurangan emisi, dan produksi ilmiah. Metode analisis meliputi: statistik gangguan, kurva daya, statistik ketersediaan, diagram wind rose, laporan daya kecepatan angin, statistik penggunaan dan waktu henti bulanan dan harian, dll.

Referensi:

[1] Manual Desain dan Aplikasi Acrel Enterprise Microgrid. Versi 2022.05