Централизованное решение для мониторинга ветровых электростанций

Тел.: +86 18702111813 Электронная почта: shelly@acrel.cn

Acrel Co,. Ltd.

Абстрактный:Как один из источников чистой энергии, установленная мощность ветровых электростанций быстро росла в последние годы. Ветровые электростанции делятся на наземные ветровые электростанции и морские ветровые электростанции. Как правило, они расположены в удаленных местах, с разбросанными установками и суровыми условиями. Поэтому ветровые электростанции нуждаются в системе удаленного мониторинга, чтобы облегчить персоналу по эксплуатации и техническому обслуживанию более эффективное управление эксплуатацией ветровых электростанций.

Ключевое слово:ветровая электростанция, централизованная система мониторинга, измерительно-регулирующее устройство ящичного трансформатора

1.Электрооборудование для ветровых электростанций

Верхняя кабина каждого генераторного агрегата оснащена турбогенератором, а передняя часть представляет собой регулируемую лопасть вентилятора. Система может регулировать угол наклона лопасти вентилятора в соответствии с различными ветровыми условиями. Общая скорость лопасти вентилятора составляет 10-15 об/мин, через коробку передач можно регулировать скорость до 1500 об/мин для привода генератора. Промышленный ПЛК также настроен в машинном отделении для управления и сбора соответствующих данных. Скорость ветра, направление ветра, скорость вращения, активная мощность и реактивная мощность выработки электроэнергии и другие связанные данные собираются через ПЛК, и генератор управляется в режиме реального времени с помощью собранных данных. На суше в нижней части ветряной башни установлен коробчатый трансформатор, который отвечает за повышение и сближение. В зависимости от мощности и географических условий несколько ветряных турбин повышаются один раз и подключаются параллельно для схождения к повышающей подстанции. Отправка электроэнергии в сеть. Электрическая схема ветровой электростанции показана на рисунке 1. Напряжение, вырабатываемое вентилятором, обычно составляет 0,69 кВ, которое повышается до 10 кВ или 35 кВ с помощью трансформатора коробки. После нескольких параллельных слияний они подключаются к шине низкого напряжения повышающей подстанции, а затем повышаются до 110 кВ или выше с помощью главного трансформатора. в электросеть.

В отличие от наземной ветроэнергетики, из-за суровых условий морской ветроэнергетики (высокая влажность, высокая концентрация соли) сухой трансформатор, используемый для первичного повышения напряжения, встроен в моторный отсек вытяжного вентилятора, что не только решает проблему общей площади установки, но и позволяет избежать трудностей с защитой, связанных с установкой трансформатора в более низком положении.

Рисунок 1. Принципиальная схема электропроводки ветроэлектростанции

2. Защитное и контрольно-измерительное оборудование для ветровых электростанций

От генерации электроэнергии ветровой турбиной - трансформатора бустерной коробки - слияния - шина среднего напряжения бустерной станции - главный трансформатор - шина высокого напряжения бустерной станции - выход высокого напряжения - подключение к сети, середину необходимо повысить дважды, прежде чем она будет объединена в сеть. Электросеть имеет большое количество и типы электрооборудования, и любой сбой в любом звене повлияет на нормальную работу ветровой электростанции. Поэтому необходимо установить устройства защиты, измерения и контроля во всех звеньях ветровой электростанции для всестороннего мониторинга рабочего состояния ветровой электростанции. На рисунке 2 представлена ​​принципиальная схема конфигурации устройств защиты, измерения и контроля ветровой электростанции.

Рисунок 2. Схема конфигурации устройств измерения и контроля защиты ветровых электростанций

2.1 Устройство измерения и управления трансформатором ящичного типа

Для снижения потерь в линии на наземных ветровых электростанциях обычно рядом с ветряной турбиной устанавливается бустерная станция коробчатого типа 0,69/35(10) кВ. Расстояние между ветряными турбинами в ветряной электростанции составляет сотни метров, что находится далеко от центрального пункта управления. Повышающие трансформаторы расположены на открытом пространстве, а природная среда относительно суровая, что затрудняет ручной осмотр. Измерительно-регулирующее устройство коробчатого трансформатора является основной частью системы мониторинга ветряной электростанции, которая реализует интеллектуальное управление коробчатым трансформатором. Измерительно-регулирующее устройство коробчатой ​​станции может защищать и дистанционно контролировать коробчатую станцию ​​ветряной электростанции, полностью реализовывать функции «дистанционной сигнализации, телеметрии, дистанционного управления и дистанционной регулировки» и значительно повышать эффективность эксплуатации и обслуживания ветряной электростанции.

Рисунок 3. Устройство измерения и управления коробкой ветроэлектростанции

Измерительно-контрольное устройство защиты трансформатора AM6-PWC коробчатого типа представляет собой интегрированное устройство, объединяющее защиту, измерение и управление, а также связь для различных требований ветроэнергетических и фотоэлектрических повышающих трансформаторов. Его функциональная конфигурация показана в таблице ниже.

2.2 Измерение и контроль защиты линии и шин низкого напряжения

Несколько ветровых турбин впервые повышаются до 35 (10) кВ, а затем подключаются параллельно, образуя цепь, подключенную к шине низкого напряжения повышающей подстанции. Для обеспечения комплексного мониторинга линия оснащена устройствами защиты линии, многофункциональными измерительными и контрольными приборами, устройствами контроля качества электроэнергии и беспроводными устройствами измерения температуры для реализации мониторинга электрической защиты линии, измерения и температуры в режиме реального времени, а шины низкого напряжения оснащены устройствами защиты от дуги.

Таблица 1. Конфигурация измерения и управления защитой низковольтной линии, сборных шин

2.3 Измерение и контроль защиты главного трансформатора

После того, как выработка электроэнергии ветровой турбиной слилась с шиной низкого напряжения, она повышается до 110 кВ через главный трансформатор и подключается к сети. Главный трансформатор оснащен дифференциальной защитой, высокой резервной защитой, низкой резервной защитой, неэлектрической защитой, измерительным и контрольным устройством, контролем температуры трансформатора и передаточным механизмом для реализации функции защиты, измерения и контроля главного трансформатора, а также централизованной групповой экранной установкой.

Таблица 2. Конфигурация измерения и управления защитой основного трансформатора

2.4 Измерение и контроль защиты высоковольтных линий

Электроэнергия, вырабатываемая ветровой электростанцией, повышается в два раза до 110 кВ и затем включается в энергосистему. Линия 110 кВ оснащена оптоволоконной дифференциальной защитой, дистанционной защитой, защитой от секционирования, а также измерительными и контрольными приборами.

Таблица 3 Конфигурация измерения и управления защитой линии 110 кВ

3.Система мониторинга ветряных электростанций

Платформа мониторинга ветропарка реализует мониторинг, контроль и управление рабочим состоянием ветропарка и данными в реальном времени о ветровых турбинах, повышает надежность и эффективность работы ветропарка, снижает затраты на техническое обслуживание и реализует интеллектуальное управление.

Ветряная электростанция занимает относительно большую площадь, а оборудование разбросано. Система предъявляет относительно высокие требования к надежности передачи данных и производительности в реальном времени. Если позволяют условия, для сбора и передачи данных можно использовать оптоволоконную избыточную кольцевую сеть, а для передачи данных можно использовать беспроводной метод LORA.

Рисунок 4. Схема системы мониторинга ветряной электростанции

Данные ПЛК блока вентилятора тяги и измерительно-регулирующего устройства трансформатора коробки загружаются на сервер данных в диспетчерской через кольцевую сеть оптоволокна, а данные комплексной системы автоматизации насосной станции загружаются на сервер данных через Ethernet. Передатчики, системы постоянного тока и другие интеллектуальные устройства подключаются к машине управления связью для загрузки данных на сервер.

3.1 Мониторинг ветровых электростанций

Комплексное отображение основных параметров всего вентилятора ветровой электростанции (включая скорость ветра, мощность, скорость и т. д.) и возможность реализации суточной выработки электроэнергии, ежемесячной выработки электроэнергии, годовой выработки электроэнергии. Мониторинг выработки электроэнергии удобен для мониторинга рабочего состояния вентилятора в режиме реального времени.

3.2 Контроль за экипажем

Контролируйте параметры и состояние управления каждого модуля управления в блоке, включая: тангаж, рыскание, коробку передач, генератор, гидравлическую станцию, машинное отделение, преобразователь, электросеть, предохранительную цепь, крутящий момент, главный вал, основание башни, анемометр и т. д. Реализуйте комплексное отображение параметров, неисправностей и графиков тенденций каждого модуля.

3.3 Отображение данных в реальном времени

Вентилятор, подстанции и другое оборудование ветряной электростанции оснащены датчиками и контрольно-измерительными приборами, которые могут в режиме реального времени собирать данные о работе электрооборудования, температуре, вибрации и других параметрах оборудования, а также своевременно предупреждать о неисправностях.

3.4 Управление питанием

Отображение активных и реактивных параметров, контроль и регулировка активной и реактивной мощности и другие функции позволяют эффективно сократить эксплуатационные расходы предприятий и обеспечить информационную поддержку для достижения цели энергосбережения и сокращения выбросов.

3.5 Производственный отчет

Функции отображения и составления отчетов для важных параметров, таких как мощность ветра, показатели производительности ветряной электростанции и единица новой энергии, а также поддержка статистики работы каждого оборудования ветряной электростанции в соответствии с временным измерением (день, месяц и год). В соответствии с методом запроса дня, месяца и года важные параметры классифицируются и подсчитываются по пунктам, и формируется отчет.

3.6 Статистический анализ

Поддержка различных функций статистического анализа, полное использование потенциальной ценности данных, предоставление решений по оптимизации энергосбережения, предоставление основы для принятия решений для менеджеров, повышение уровня управления предприятиями осуществимым способом и, наконец, достижение цели энергосбережения, сокращения выбросов и научного производства. Методы анализа включают: статистику неисправностей, кривую мощности, статистику доступности, диаграмму розы ветров, отчет о скорости ветра и мощности, ежемесячную и ежедневную статистику использования и простоев и т. д.

Ссылки:

[1] Руководство по проектированию и применению микросетей Acrel Enterprise. Версия 2022.05