풍력 발전 단지를 위한 중앙 모니터링 시스템 솔루션

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아크렐(주) 주식회사

추상적인: 청정 에너지원 중 하나인 풍력 발전 단지의 설치 용량은 최근 몇 년간 급속히 증가했습니다. 풍력발전단지는 육상풍력단지와 해상풍력단지로 구분됩니다. 일반적으로 이들은 분산된 설치와 열악한 환경을 갖춘 원격 위치에 있습니다. 따라서 풍력발전단지는 풍력발전단지 운영을 보다 효율적으로 관리하기 위해 운영 및 유지관리 인력을 용이하게 하는 원격 모니터링 시스템이 필요합니다.

예어:풍력 발전 단지, 중앙 모니터링 시스템, 박스 변압기 측정 및 제어 장치

1.풍력단지용 전기설비

각 발전기 세트의 상단 캐빈에는 터빈 발전기가 장착되어 있으며 앞쪽 끝은 조정 가능한 팬 블레이드입니다. 시스템은 다양한 바람 조건에 따라 팬 블레이드의 경사각을 조정할 수 있습니다. 팬 블레이드의 일반적인 속도는 10-15rpm 포인트이며, 기어박스를 통해 1500rpm의 속도로 조정하여 발전기를 구동할 수 있습니다. 제어 및 관련 데이터 수집을 위해 산업용 PLC도 기계실에 구성되어 있습니다. 발전의 풍속, 풍향, 회전속도, 유효전력, 무효전력 등 관련 데이터는 PLC를 통해 수집되며, 수집된 데이터를 통해 발전기를 실시간으로 제어한다. 육상에서는 풍력 타워 하단에 박스형 변압기가 설치되어 승압 및 수렴을 담당합니다. 전력 및 지리적 조건에 따라 여러 개의 풍력 터빈이 한 번 승압되고 병렬로 연결되어 승압 변전소로 수렴됩니다. 그리드에 전기를 보냅니다. 풍력 발전 단지의 전기 배선도는 그림 1에 나와 있습니다. 팬에서 방출되는 전압은 일반적으로 0.69kV이며 박스 변압기에 의해 10kV 또는 35kV로 승압됩니다. 다중 병렬 합류 후 승압 변전소의 저전압 측 모선에 연결되고 주 변압기에 의해 110kV 이상으로 승압됩니다. 전력망에.

육상풍력과 달리 해상풍력은 가혹한 환경(고습도, 고염도)으로 인해 1차 부스팅에 사용되는 건식 변압기를 드래프트 팬 엔진룸에 일체화해 문제를 해결할 뿐만 아니라 전체 장치의 설치 공간을 줄일 뿐만 아니라 변압기를 낮은 위치에 설치함으로써 발생하는 보호의 어려움을 피할 수 있습니다.

그림 1 풍력 발전 단지의 전기 배선 개략도

2. 풍력 발전 단지의 보호, 측정 및 제어 장비

풍력 터빈 발전 - 부스터 박스 변압기 - 합류점 - 부스터 스테이션 고압 모선 - 주 변압기 - 부스터 스테이션 고전압 모선 - 고전압 콘센트 - 그리드 연결에서 중간은 그리드에 병합되기 전에 두 번 부스트되어야 합니다. 전력망 많은 수와 유형의 전기 장비를 보유하고 있으며 링크에 장애가 발생하면 풍력 발전 단지의 정상적인 작동에 영향을 미칩니다. 따라서 풍력발전단지의 운전상태를 종합적으로 감시하기 위해서는 풍력발전단지의 모든 링크에 보호 및 측정제어 장치를 설치하는 것이 필요하다. 도 2는 풍력발전단지의 보호계측제어장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

그림 2 풍력발전단지 보호측정 및 제어장치 구성도

2.1 박스 변압기 측정 및 제어 장치

육상풍력단지의 라인손실을 줄이기 위해 일반적으로 0.69/35(10)kV 박스형 부스터 스테이션을 풍력터빈 옆에 설치한다. 풍력발전단지의 풍력터빈 사이의 거리는 수백미터로 중앙제어실과는 멀리 떨어져 있다. 승압 변압기는 개방된 현장에 위치하며 자연 환경이 상대적으로 열악하여 수동 검사가 어렵습니다. 박스형 변압기의 측정 및 제어 장치는 박스형 변압기의 지능형 관리를 실현하는 풍력 발전 단지 모니터링 시스템의 핵심 부분입니다. 박스 스테이션 측정 및 제어 장치는 풍력 발전 박스 스테이션을 보호하고 원격으로 모니터링할 수 있으며 "원격 신호, 원격 측정, 원격 제어 및 원격 조정" 기능을 완전히 실현하고 풍력 발전소 운영 및 유지 관리의 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다. .

그림 3 풍력 발전 단지 박스 스테이션 측정 및 제어 장치

AM6-PWC 박스형 변압기 보호 측정 및 제어 장치는 풍력 및 광전지 승압 변압기의 다양한 요구 사항에 대한 보호, 측정 및 제어, 통신을 통합한 통합 장치입니다. 그 기능적 구성은 아래 표와 같습니다.

2.2 저전압 측선 및 부스바 보호 측정 및 제어

여러 개의 풍력 터빈을 처음으로 35(10)kV로 승압한 다음 병렬로 연결하여 승압 변전소의 저전압 측 모선에 연결된 회로를 형성합니다. . 포괄적인 모니터링을 달성하기 위해 라인에는 라인 보호 장치, 다기능 측정 및 제어 장비, 전력 품질 모니터링 장치 및 무선 온도 측정 장치가 장착되어 라인 전기 보호, 측정 및 온도의 실시간 모니터링을 실현합니다. 저전압 측 버스바에는 아크 보호 장치가 장착되어 있습니다.

표 1 저전압 측선, 부스바 보호 측정 및 제어 구성

2.3 주 변압기 보호 측정 및 제어

풍력 터빈 발전은 저전압 측 버스바에 의해 합류된 후 주 변압기를 통해 110kV로 승압되어 그리드에 연결됩니다. 주 변압기에는 차동 보호, 높은 백업 보호, 낮은 백업 보호, 비전기 보호, 측정 및 제어 장치, 변압기 온도 제어 및 기어 송신기가 장착되어 주 변압기의 보호, 측정 및 제어 기능을 실현하고 중앙 집중식입니다. 그룹스크린 설치.

표 2 주 변압기 보호 측정 및 제어 구성

2.4 고전압 라인 보호 측정 및 제어

풍력 발전 단지에서 생성된 전기 에너지는 110kV로 두 번 승압된 후 전력망에 통합됩니다. 110kV 라인에는 광섬유 차동 보호, 거리 보호, 단독 운전 방지 보호, 측정 및 제어 장치가 장착되어 있습니다.

표 3 110kV 라인 보호 측정 및 제어 구성

3.풍력발전단지 모니터링 시스템

풍력 발전 단지 모니터링 플랫폼은 풍력 발전 단지의 운영 상태와 풍력 터빈의 실시간 데이터에 대한 모니터링, 제어 및 관리를 실현하고 풍력 발전 단지의 신뢰성과 운영 효율성을 향상시키며 유지 관리 비용을 절감하고 지능형 관리를 실현합니다. .

풍력발전 단지는 상대적으로 넓은 면적을 차지하며 장비가 분산되어 있습니다. 시스템은 데이터 통신 신뢰성과 실시간 성능에 대한 요구 사항이 상대적으로 높습니다. 조건이 허락한다면 광섬유 중복 링 네트워크를 데이터 수집 및 통신에 사용할 수 있으며 LORA 무선 방식을 데이터 전송에 사용할 수도 있습니다.

그림 4 풍력단지 모니터링 시스템 다이어그램

드래프트 팬 유닛 PLC와 박스 변압기 측정 및 제어 장치의 데이터는 광섬유 링 네트워크를 통해 제어실의 데이터 서버에 업로드되고 부스터 스테이션의 종합 자동화 시스템 데이터는 데이터에 업로드됩니다. 이더넷을 통해 서버. 송신기, DC 시스템 및 기타 스마트 장치는 통신 관리 기계에 연결되어 서버에 데이터를 업로드합니다.

3.1 풍력발전단지 모니터링

전체 풍력 발전 단지 송풍기의 기본 매개변수(풍속, 전력, 속도 등 포함)를 종합적으로 표시하고 일일 발전량, 월별 발전량, 연간 발전량을 실현할 수 있습니다. 발전량 모니터링이 실시간으로 편리합니다. 드래프트 팬의 작동 상태를 모니터링합니다.

3.2 승무원 모니터링

피치, 요, 기어박스, 발전기, 유압 스테이션, 엔진룸, 변환기, 전력망, 안전 체인, 토크, 메인 샤프트, 타워 베이스, 풍속계 등을 포함하여 장치의 각 제어 모듈의 매개변수 및 제어 상태를 모니터링합니다. .각 모듈의 매개변수, 오류 및 추세 그래프의 포괄적인 표시를 실현합니다.

3.3 실시간 데이터 표시

풍력 발전소의 통풍 팬, 변전소 및 기타 장비에는 센서 및 모니터링 장비가 장착되어 있어 장비의 작동 전기 데이터, 온도, 진동 및 기타 매개 변수를 실시간으로 수집하고 이상이 있을 경우 적시에 경고를 제공할 수 있습니다.

3.4 전원 관리

능동 및 무효 매개변수 표시, 유효 및 무효 전력 및 기타 기능의 제어 및 조정은 기업의 운영 비용을 효과적으로 절감하고 에너지 보존 및 배출 감소 목표에 대한 데이터 지원을 제공할 수 있습니다.

3.5 생산 보고서

풍력, 풍력발전단지 성능지표, 단위신에너지 등 중요 매개변수에 대한 표시 및 보고 기능을 제공하고, 시간 차원(일, 월, 년)에 따라 각 풍력발전단지 장비의 운영 통계를 지원합니다. 일, 월, 연도 조회 방식에 따라 중요 매개변수를 항목별로 분류, 집계하여 보고서를 생성합니다.

3.6 통계분석

다양한 통계 분석 기능을 지원하고, 데이터의 잠재적 가치를 최대한 활용하고, 에너지 절약 최적화 솔루션을 제공하고, 관리자에게 의사 결정 기반을 제공하고, 실현 가능한 방식으로 기업의 관리 수준을 향상시키고, 최종적으로 에너지 절약 목표를 달성합니다. 절약, 배출 감소 및 과학적 생산. 분석 방법에는 결함 통계, 전력 곡선, 가용성 통계, 바람 장미 다이어그램, 풍속 전력 보고서, 월간 및 일일 활용도 및 가동 중지 시간 통계 등이 포함됩니다.

참고자료:

[1] Acrel Enterprise Microgrid 설계 및 애플리케이션 매뉴얼. 버전 2022.05