Giải pháp hệ thống giám sát tập trung cho các trang trại gió

Điện thoại: +86 18702111813 Email: shelly@acrel.cn

Công ty TNHH Acrel

Tóm tắt:Là một trong những nguồn năng lượng sạch, công suất lắp đặt của các trang trại gió đã tăng nhanh trong những năm gần đây. Các trang trại gió được chia thành các trang trại gió trên bờ và các trang trại gió ngoài khơi. Nhìn chung, chúng nằm ở những địa điểm xa xôi, với các cơ sở lắp đặt rải rác và môi trường khắc nghiệt. Do đó, các trang trại gió cần một hệ thống giám sát từ xa để tạo điều kiện cho nhân viên vận hành và bảo trì quản lý hoạt động của trang trại gió hiệu quả hơn.

Từ khóa:trang trại gió, hệ thống giám sát tập trung, thiết bị đo lường và điều khiển máy biến áp hộp

1. Thiết bị điện cho trang trại gió

Cabin trên cùng của mỗi tổ máy phát điện được trang bị một máy phát điện tuabin, và đầu trước là một cánh quạt có thể điều chỉnh. Hệ thống có thể điều chỉnh góc nghiêng của cánh quạt theo các điều kiện gió khác nhau. Tốc độ chung của cánh quạt là 10-15 điểm vòng / phút, thông qua hộp số có thể điều chỉnh tốc độ 1500 vòng / phút để dẫn động máy phát điện. Một PLC công nghiệp cũng được cấu hình trong phòng máy để điều khiển và thu thập dữ liệu liên quan. Tốc độ gió, hướng gió, tốc độ quay, công suất hữu ích và công suất phản kháng của quá trình phát điện và các dữ liệu liên quan khác được thu thập thông qua PLC và máy phát điện được điều khiển theo thời gian thực thông qua dữ liệu đã thu thập. Trên đất liền, một máy biến áp hộp được lắp đặt ở dưới cùng của tháp gió để chịu trách nhiệm tăng cường và hội tụ. Theo điều kiện công suất và địa lý, nhiều tuabin gió được tăng cường một lần và được kết nối song song để hội tụ đến trạm tăng cường. Gửi điện vào lưới điện. Sơ đồ đấu dây điện của trang trại gió được thể hiện trong Hình 1. Điện áp do quạt phát ra thường là 0,69kV, được tăng áp lên 10kV hoặc 35kV bằng máy biến áp hộp. Sau nhiều lần hợp lưu song song, chúng được kết nối với thanh cái bên điện áp thấp của trạm biến áp tăng áp, sau đó được tăng áp lên 110kV hoặc cao hơn bằng máy biến áp chính. vào lưới điện.

Khác với điện gió trên bờ, do môi trường khắc nghiệt của điện gió ngoài khơi (độ ẩm cao, mật độ muối cao), máy biến áp khô dùng để tăng áp sơ cấp được tích hợp trong khoang động cơ của quạt gió, không chỉ giải quyết được vấn đề về diện tích chiếm dụng của toàn bộ thiết bị mà còn tránh được khó khăn về bảo vệ do lắp đặt máy biến áp ở vị trí thấp hơn.

Hình 1 Sơ đồ hệ thống dây điện của trang trại gió

2. Thiết bị bảo vệ, đo lường và điều khiển cho các trang trại gió

Từ máy phát điện tuabin gió - máy biến áp hộp tăng áp - hợp lưu - trạm tăng áp thanh cái trung thế - máy biến áp chính - trạm tăng áp thanh cái cao thế - ổ cắm cao thế - kết nối lưới điện, phần giữa cần được tăng áp hai lần trước khi được hợp nhất vào lưới điện Lưới điện có số lượng và chủng loại thiết bị điện lớn, bất kỳ sự cố nào ở bất kỳ liên kết nào cũng sẽ ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của trang trại gió. Do đó, cần thiết lập các thiết bị bảo vệ, đo lường và điều khiển trong tất cả các liên kết của trang trại gió để theo dõi toàn diện trạng thái hoạt động của trang trại gió. Hình 2 là sơ đồ cấu hình các thiết bị bảo vệ, đo lường và điều khiển của trang trại gió.

Hình 2 Sơ đồ cấu hình các thiết bị đo lường và điều khiển bảo vệ cho các trang trại gió

2.1 Thiết bị đo lường và điều khiển máy biến áp hộp

Để giảm tổn thất đường dây tại các trang trại gió trên bờ, một trạm tăng áp kiểu hộp 0,69/35(10)kV thường được lắp đặt bên cạnh tua bin gió. Khoảng cách giữa các tua bin gió trong trang trại gió là hàng trăm mét, rất xa phòng điều khiển trung tâm. Các máy biến áp tăng áp được đặt ở ngoài đồng trống, môi trường tự nhiên tương đối khắc nghiệt, khiến việc kiểm tra thủ công trở nên khó khăn. Thiết bị đo lường và điều khiển của máy biến áp kiểu hộp là bộ phận cốt lõi của hệ thống giám sát trang trại gió, thực hiện quản lý thông minh máy biến áp kiểu hộp. Thiết bị đo lường và điều khiển trạm hộp có thể bảo vệ và giám sát từ xa trạm hộp điện gió, thực hiện đầy đủ các chức năng "báo hiệu từ xa, đo từ xa, điều khiển từ xa và điều chỉnh từ xa", đồng thời cải thiện đáng kể hiệu quả vận hành và bảo trì trang trại gió.

Hình 3 Thiết bị đo lường và điều khiển trạm hộp gió

Thiết bị đo lường và điều khiển bảo vệ máy biến áp kiểu hộp AM6-PWC là thiết bị tích hợp tích hợp bảo vệ, đo lường và điều khiển, và truyền thông cho các yêu cầu khác nhau của máy biến áp tăng áp điện gió và quang điện. Cấu hình chức năng của nó được hiển thị trong bảng dưới đây.

2.2 Đo lường và kiểm soát bảo vệ thanh cái và đường dây bên điện áp thấp

Nhiều tua-bin gió được tăng áp lên 35 (10) kV lần đầu tiên và sau đó được kết nối song song để tạo thành mạch được kết nối với thanh cái bên điện áp thấp của trạm biến áp tăng áp. Để đạt được mục tiêu giám sát toàn diện, đường dây được trang bị các thiết bị bảo vệ đường dây, các thiết bị đo lường và điều khiển đa chức năng, các thiết bị giám sát chất lượng điện năng và các thiết bị đo nhiệt độ không dây để thực hiện giám sát thời gian thực về bảo vệ điện, đo lường và nhiệt độ của đường dây và thanh cái bên điện áp thấp được trang bị các thiết bị bảo vệ hồ quang.

Bảng 1 Đường dây bên hạ thế, cấu hình đo lường và điều khiển bảo vệ thanh cái

2.3 Đo lường và điều khiển bảo vệ máy biến áp chính

Sau khi phát điện tuabin gió được hợp lưu bởi thanh cái bên điện áp thấp, nó được tăng áp lên 110kV thông qua máy biến áp chính và được kết nối với lưới điện. Máy biến áp chính được trang bị bảo vệ vi sai, bảo vệ dự phòng cao, bảo vệ dự phòng thấp, bảo vệ không dùng điện, thiết bị đo lường và điều khiển, điều khiển nhiệt độ máy biến áp và máy phát bánh răng để thực hiện chức năng bảo vệ, đo lường và điều khiển của máy biến áp chính và lắp đặt màn hình nhóm tập trung.

Bảng 2 Cấu hình đo lường và điều khiển bảo vệ máy biến áp chính

2.4 Đo lường và kiểm soát bảo vệ đường dây cao thế

Điện năng do trang trại gió tạo ra được tăng áp hai lần lên 110kV và sau đó hòa vào lưới điện. Đường dây 110kV được trang bị bảo vệ vi sai cáp quang, bảo vệ khoảng cách, bảo vệ chống đảo và các thiết bị đo lường và điều khiển.

Bảng 3 Cấu hình đo lường và điều khiển bảo vệ đường dây 110kV

3. Hệ thống giám sát trang trại gió

Nền tảng giám sát trang trại gió thực hiện việc giám sát, kiểm soát và quản lý trạng thái hoạt động của trang trại gió và dữ liệu thời gian thực của tua-bin gió, cải thiện độ tin cậy và hiệu quả hoạt động của trang trại gió, giảm chi phí bảo trì và thực hiện quản lý thông minh.

Trang trại gió bao phủ một diện tích tương đối lớn, thiết bị phân tán. Hệ thống có yêu cầu tương đối cao về độ tin cậy truyền dữ liệu và hiệu suất thời gian thực. Nếu điều kiện cho phép, có thể sử dụng mạng vòng dự phòng sợi quang để thu thập và truyền dữ liệu, phương pháp không dây LORA cũng có thể được sử dụng để truyền dữ liệu.

Hình 4 Sơ đồ hệ thống giám sát trang trại gió

Dữ liệu của PLC quạt gió và thiết bị đo lường và điều khiển máy biến áp hộp được tải lên máy chủ dữ liệu trong phòng điều khiển thông qua mạng vòng sợi quang, và dữ liệu của hệ thống tự động hóa toàn diện của trạm tăng áp được tải lên máy chủ dữ liệu thông qua Ethernet. Máy phát, hệ thống DC và các thiết bị thông minh khác được kết nối với máy quản lý truyền thông để tải dữ liệu lên máy chủ.

3.1 Giám sát trang trại gió

Hiển thị toàn diện các thông số cơ bản của toàn bộ quạt gió của trang trại gió (bao gồm tốc độ gió, công suất, tốc độ, v.v.) và có thể nhận ra sản lượng điện hàng ngày, sản lượng điện hàng tháng, sản lượng điện hàng năm. Việc theo dõi sản lượng điện rất thuận tiện cho việc theo dõi thời gian thực trạng thái hoạt động của quạt gió.

3.2 Giám sát phi hành đoàn

Giám sát các thông số và trạng thái điều khiển của từng mô-đun điều khiển trong thiết bị, bao gồm: độ cao, độ lệch, hộp số, máy phát điện, trạm thủy lực, phòng máy, bộ biến đổi, lưới điện, xích an toàn, mô-men xoắn, trục chính, đế tháp, máy đo gió, v.v. Thực hiện hiển thị toàn diện các thông số, lỗi và biểu đồ xu hướng của từng mô-đun.

3.3 Hiển thị dữ liệu thời gian thực

Quạt gió, trạm biến áp và các thiết bị khác trong trang trại gió được trang bị cảm biến và thiết bị giám sát, có thể thu thập dữ liệu điện vận hành, nhiệt độ, độ rung và các thông số khác của thiết bị theo thời gian thực và đưa ra cảnh báo kịp thời trong trường hợp có bất thường.

3.4 Quản lý nguồn điện

Việc hiển thị các thông số chủ động và phản kháng, kiểm soát và điều chỉnh công suất chủ động và phản kháng cùng các chức năng khác có thể giúp giảm hiệu quả chi phí vận hành của doanh nghiệp và cung cấp dữ liệu hỗ trợ cho mục tiêu tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải.

3.5 Báo cáo sản xuất

Hiển thị và báo cáo các chức năng báo cáo cho các thông số quan trọng như công suất gió, chỉ số hiệu suất trang trại gió và năng lượng mới của đơn vị, và hỗ trợ thống kê hoạt động của từng thiết bị trang trại gió theo chiều thời gian (ngày, tháng và năm). Theo phương pháp truy vấn ngày, tháng và năm, các thông số quan trọng được phân loại và đếm theo mục và báo cáo được tạo ra.

3.6 Phân tích thống kê

Hỗ trợ nhiều chức năng phân tích thống kê, khai thác đầy đủ giá trị tiềm năng của dữ liệu, cung cấp giải pháp tối ưu hóa tiết kiệm năng lượng, cung cấp cơ sở ra quyết định cho người quản lý, nâng cao trình độ quản lý của doanh nghiệp theo cách khả thi và cuối cùng đạt được mục tiêu tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải và sản xuất khoa học. Các phương pháp phân tích bao gồm: thống kê lỗi, đường cong công suất, thống kê khả dụng, biểu đồ hoa gió, báo cáo công suất tốc độ gió, thống kê sử dụng và thời gian chết hàng tháng và hàng ngày, v.v.

Tài liệu tham khảo:

[1] Sổ tay thiết kế và ứng dụng Microgrid Acrel Enterprise. Phiên bản 2022.05