Rüzgar santralleri için merkezi izleme sistemi çözümü

Tel: +86 18702111813 E-posta: shelly@acrel.cn

Acrel Şirketi, Ltd.

Soyut:Temiz enerji kaynaklarından biri olarak, rüzgar çiftliklerinin kurulu kapasitesi son yıllarda hızla artmıştır. Rüzgar çiftlikleri, kara rüzgar çiftlikleri ve açık deniz rüzgar çiftlikleri olarak ikiye ayrılır. Genellikle, dağınık kurulumlar ve zorlu ortamlar ile uzak yerlerde bulunurlar. Bu nedenle, rüzgar çiftliklerinin operasyonunu kolaylaştırmak ve bakım personelinin rüzgar çiftliği operasyonlarını daha verimli bir şekilde yönetmesini sağlamak için uzaktan izleme sistemine ihtiyaçları vardır.

Anahtar kelime:rüzgar santrali, merkezi izleme sistemi, kutu trafo ölçüm ve kontrol cihazı

1.Rüzgar santralleri için elektrik ekipmanları

Her jeneratör setinin üst kabini bir türbin jeneratörü ile donatılmıştır ve ön ucu ayarlanabilir bir fan kanadıdır. Sistem, farklı rüzgar koşullarına göre fan kanadının eğim açısını ayarlayabilir. Fan kanadının genel hızı 10-15 rpm noktasıdır, şanzıman aracılığıyla jeneratörü çalıştırmak için 1500 rpm hıza ayarlanabilir. Makine odasında kontrol ve ilgili veri toplama için endüstriyel bir PLC de yapılandırılmıştır. PLC aracılığıyla rüzgar hızı, rüzgar yönü, dönüş hızı, güç üretiminin aktif gücü ve reaktif gücü ve diğer ilgili veriler toplanır ve jeneratör toplanan veriler aracılığıyla gerçek zamanlı olarak kontrol edilir. Karada, yükseltme ve yakınsamadan sorumlu olmak için rüzgar kulesinin altına bir kutu trafosu yerleştirilir. Güç ve coğrafi koşullara göre, birden fazla rüzgar türbini bir kez yükseltilir ve yükseltme trafo merkezine yakınsamak için paralel olarak bağlanır. Şebekeye elektrik gönderir. Rüzgar çiftliğinin elektrik kablo şeması Şekil 1'de gösterilmiştir. Fanın yaydığı voltaj genellikle 0,69 kV'dir ve kutu trafo tarafından 10 kV veya 35 kV'a yükseltilir. Birden fazla paralel birleşmeden sonra, yükseltici trafo merkezinin düşük voltajlı yan barasına bağlanır ve ardından ana trafo tarafından 110 kV veya daha yükseğe yükseltilir. elektrik şebekesine.

Kara rüzgar enerjisinden farklı olarak, açık deniz rüzgar enerjisinin zorlu ortamı (yüksek nem, yüksek tuz yoğunluğu) nedeniyle, birincil yükseltme için kullanılan kuru tip trafo, çekiş fanının motor bölmesine entegre edilmiştir. Bu, yalnızca tüm ünitenin kapladığı alan sorununu çözmekle kalmaz, aynı zamanda trafonun daha alçak bir konuma yerleştirilmesinden kaynaklanan koruma zorluğunu da ortadan kaldırır.

Şekil 1 Rüzgar santralinin elektrik tesisatının şematik diyagramı

2. Rüzgar santralleri için koruma, ölçüm ve kontrol ekipmanları

Rüzgar türbini güç üretimi - güçlendirici kutu trafo - birleşim - güçlendirici istasyon orta gerilim barası - ana trafo - güçlendirici istasyon yüksek gerilim barası - yüksek gerilim çıkışı - şebeke bağlantısı, şebekeye birleştirilmeden önce ortadaki iki kez güçlendirilmesi gerekir. Güç şebekesinde çok sayıda ve türde elektrikli ekipman bulunur ve herhangi bir bağlantıdaki herhangi bir arıza rüzgar çiftliğinin normal çalışmasını etkileyecektir. Bu nedenle, rüzgar çiftliğinin çalışma durumunu kapsamlı bir şekilde izlemek için rüzgar çiftliğinin tüm bağlantılarına koruma ve ölçüm ve kontrol cihazları kurmak gerekir. Şekil 2, rüzgar çiftliğinin koruma ve ölçüm ve kontrol cihazlarının yapılandırmasının şematik diyagramıdır.

Şekil 2 Rüzgar santralleri için koruma ölçüm ve kontrol cihazlarının yapılandırma şeması

2.1 Kutu trafo ölçüm ve kontrol cihazı

Kara rüzgar çiftliklerinde hat kaybını azaltmak için, genellikle rüzgar türbininin yanına 0,69/35(10)kV kutu tipi bir yükseltici istasyon kurulur. Rüzgar çiftliğindeki rüzgar türbinleri arasındaki mesafe yüzlerce metredir ve bu da merkezi kontrol odasından çok uzaktır. Yükseltici transformatörler açık alanda bulunur ve doğal ortam nispeten serttir, bu da manuel denetimi zorlaştırır. Kutu tipi transformatörün ölçüm ve kontrol cihazı, kutu tipi transformatörün akıllı yönetimini gerçekleştiren rüzgar çiftliğinin izleme sisteminin temel parçasıdır. Kutu istasyonu ölçüm ve kontrol cihazı, rüzgar enerjisi kutu istasyonunu koruyabilir ve uzaktan izleyebilir, "uzaktan sinyalizasyon, telemetri, uzaktan kontrol ve uzaktan ayarlama" işlevlerini tam olarak gerçekleştirebilir ve rüzgar çiftliği işletme ve bakımının verimliliğini büyük ölçüde artırabilir.

Şekil 3 Rüzgar çiftliği kutu istasyonu ölçüm ve kontrol cihazı

AM6-PWC kutu tipi trafo koruma ölçüm ve kontrol cihazı, rüzgar gücü ve fotovoltaik yükseltici trafoların farklı gereksinimleri için koruma, ölçüm ve kontrol ve iletişimi entegre eden entegre bir cihazdır. İşlevsel yapılandırması aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.

2.2 Alçak gerilim yan hat ve bara koruma ölçümü ve kontrolü

Birden fazla rüzgar türbini ilk kez 35 (10) kV'a yükseltilir ve ardından kademeli trafo merkezinin alçak gerilim tarafı barasına bağlı bir devre oluşturmak için paralel olarak bağlanır. Kapsamlı izleme elde etmek için hat, hat elektrik korumasının, ölçümünün ve sıcaklığının gerçek zamanlı izlenmesini gerçekleştirmek için hat koruma cihazları, çok işlevli ölçüm ve kontrol aletleri, güç kalitesi izleme cihazları ve kablosuz sıcaklık ölçüm cihazları ile donatılır ve alçak gerilim tarafı baraları ark koruma cihazları ile donatılır.

Tablo 1 Alçak gerilim yan hattı, bara koruma ölçümü ve kontrol yapılandırması

2.3 Ana trafo koruma ölçümü ve kontrolü

Rüzgar türbini güç üretimi düşük voltajlı yan bara ile birleştirildikten sonra, ana trafo aracılığıyla 110kV'a yükseltilir ve şebekeye bağlanır. Ana trafo, ana trafonun koruma, ölçüm ve kontrol işlevini gerçekleştirmek için diferansiyel koruma, yüksek yedek koruma, düşük yedek koruma, elektriksel olmayan koruma, ölçüm ve kontrol cihazı, trafo sıcaklık kontrolü ve dişli vericisi ile donatılmıştır ve merkezi grup ekran kurulumu.

Tablo 2 Ana trafo koruma ölçümü ve kontrol yapılandırması

2.4 Yüksek gerilim hattı koruma ölçümü ve kontrolü

Rüzgar santrali tarafından üretilen elektrik enerjisi iki kez 110kV'a yükseltilir ve ardından elektrik şebekesine dahil edilir. 110kV hattı optik fiber diferansiyel koruma, mesafe koruma, ada önleme koruması ve ölçüm ve kontrol cihazlarıyla donatılmıştır.

Tablo 3 110kV hat koruma ölçümü ve kontrol yapılandırması

3.Rüzgar çiftliği izleme sistemi

Rüzgar santrali izleme platformu, rüzgar santralinin işletme durumunun ve rüzgar türbinlerinin gerçek zamanlı verilerinin izlenmesini, kontrolünü ve yönetimini gerçekleştirir, rüzgar santralinin güvenilirliğini ve işletme verimliliğini artırır, bakım maliyetlerini azaltır ve akıllı yönetimi gerçekleştirir.

Rüzgar santrali nispeten büyük bir alanı kaplar ve ekipmanlar dağınıktır. Sistemin veri iletişimi güvenilirliği ve gerçek zamanlı performans için nispeten yüksek gereksinimleri vardır. Koşullar izin verirse, optik fiber yedekli halka ağı veri toplama ve iletişim için kullanılabilir ve LORA kablosuz yöntemi de veri iletimi için kullanılabilir.

Şekil 4 Rüzgar çiftliği izleme sistemi diyagramı

Taslak fan ünitesi PLC'sinin ve kutu trafo ölçüm ve kontrol cihazının verileri optik fiber halka ağı aracılığıyla kontrol odasındaki veri sunucusuna yüklenir ve yükseltici istasyonun kapsamlı otomasyon sisteminin verileri Ethernet aracılığıyla veri sunucusuna yüklenir. Vericiler, DC sistemleri ve diğer akıllı cihazlar, verileri sunucuya yüklemek için iletişim yönetim makinesine bağlanır.

3.1 Rüzgar santrali izleme

Tüm rüzgar çiftliği taslak fanının temel parametrelerinin (rüzgar hızı, güç, hız vb. dahil) kapsamlı bir şekilde görüntülenmesi ve günlük güç üretimi, aylık güç üretimi, yıllık güç üretimi gerçekleştirilebilir. Güç üretiminin izlenmesi, taslak fanın çalışma durumunun gerçek zamanlı olarak izlenmesi için uygundur.

3.2 Mürettebatın izlenmesi

Ünitedeki her kontrol modülünün parametrelerini ve kontrol durumunu izleyin: pitch, yaw, dişli kutusu, jeneratör, hidrolik istasyon, makine dairesi, konvertör, elektrik şebekesi, emniyet zinciri, tork, ana şaft, kule tabanı, rüzgar ölçer, vb. Her modülün parametrelerinin, arızalarının ve trend grafiklerinin kapsamlı görüntüsünü gerçekleştirin.

3.3 Gerçek zamanlı veri görüntüleme

Rüzgar santralindeki çekiş fanı, trafo merkezleri ve diğer ekipmanlar, ekipmanın çalışma elektrik verilerini, sıcaklığını, titreşimini ve diğer parametrelerini gerçek zamanlı olarak toplayabilen ve anormallik durumunda zamanında uyarı verebilen sensörler ve izleme ekipmanlarıyla donatılmıştır.

3.4 Güç yönetimi

Aktif ve reaktif parametrelerin görüntülenmesi, aktif ve reaktif gücün kontrolü ve ayarlanması ve diğer fonksiyonlar, işletmelerin işletme maliyetlerini etkin bir şekilde azaltabilir ve enerji tasarrufu ve emisyon azaltımı hedeflerine yönelik veri desteği sağlayabilir.

3.5 Üretim raporu

Rüzgar gücü, rüzgar çiftliği performans göstergeleri ve ünite yeni enerjisi gibi önemli parametreler için rapor işlevlerini görüntüleyin ve raporlayın ve her rüzgar çiftliği ekipmanının zaman boyutuna (gün, ay ve yıl) göre çalışmasının istatistiklerini destekleyin. Gün, ay ve yıl sorgu yöntemine göre önemli parametreler sınıflandırılır ve öğeye göre sayılır ve rapor oluşturulur.

3.6 İstatistiksel analiz

Çeşitli istatistiksel analiz fonksiyonlarını destekleyin, verilerin potansiyel değerinden tam olarak yararlanın, enerji tasarrufu optimizasyon çözümleri sağlayın, yöneticiler için karar alma temeli sağlayın, işletmelerin yönetim seviyesini uygulanabilir bir şekilde iyileştirin ve son olarak enerji tasarrufu, emisyon azaltma ve bilimsel üretim hedeflerine ulaşın. Analiz yöntemleri şunları içerir: arıza istatistikleri, güç eğrisi, kullanılabilirlik istatistikleri, rüzgar gülü diyagramı, rüzgar hızı güç raporu, aylık ve günlük kullanım ve kesinti istatistikleri vb.

Referanslar:

[1] Acrel Enterprise Mikro Şebeke Tasarım ve Uygulama Kılavuzu. Sürüm 2022.05