Soluzione del sistema di monitoraggio centralizzato per allevamenti eolici

Ingegnere: michella Zhou Tel: 86 18795636361 e-mail: michelle.zhou@email.acrel.cn

Jiangsu Acrel Electrical MFG Co. Ltd

Astratto:Come una delle fonti di energia pulita, la capacità installata degli allevamenti eolici è aumentata rapidamente negli ultimi anni. Gli allevamenti eolici sono divisi in fattorie eoliche onshore e parchi eolici offshore. In generale, si trovano in luoghi remoti, con installazioni sparse e ambienti difficili. Gli allevamenti eolici hanno bisogno di un sistema di monitoraggio remoto per facilitare il funzionamento e la manutenzione del personale per gestire le operazioni di wind farm in modo più efficiente.

Parola chiave:Fattoria del vento, sistema di monitoraggio centralizzato, misurazione del trasformatore della scatola e dispositivo di controllo

1. Apparecchiature elettriche per parchi eolici

La cabina superiore di ogni gruppo elettrogeno è dotata di un generatore a turbina e l'estremità anteriore è una pala della ventola regolabile. Il sistema può regolare l'angolo di inclinazione della pala della ventola in base a diverse condizioni del vento. La velocità generale della pala della ventola è di 10-15 punti rpm, attraverso il cambio può essere regolata ad una velocità di 1500 giri/min per guidare il generatore. Un PLC industriale è anche configurato nella sala macchine per il controllo e la raccolta dei dati correlati. La velocità del vento, la direzione del vento, la velocità di rotazione, la potenza attiva e la potenza reattiva della generazione di energia e altri dati correlati vengono raccolti attraverso il PLC, E il generatore è controllato in tempo reale attraverso i dati raccolti. A terra, un trasformatore a scatola viene installato nella parte inferiore della torre del vento per essere responsabile dell'amplificazione e della conversione. In base alla potenza e alle condizioni etniche, più turbine eoliche vengono potenziate una volta e collegate in parallelo per la conversione alla sottostazione di potenziamento. Invia elettricità alla rete. Lo schema elettrico dell'azienda eolica è mostrato nella figura 1. Dopo più confluenze parallele, sono collegate alla sbarra laterale a bassa tensione della sottostazione step-up e poi potenziate a 110kV o superiori dal trasformatore principale. Nella rete elettrica.

Diverso dall'energia eolica onshore, a causa del duro ambiente di energia eolica offshore (alta umidità, alta densità di sale), il trasformatore a secco utilizzato per l'aumento primario è integrato nel vano motore della ventola di tiraggio, che non solo risolve il problema dell'impronta dell'intera unità, Ma evita anche la difficoltà di protezione causati dall'installazione del trasformatore in una posizione inferiore.

Figura 1 schema schematico del cablaggio elettrico del wind farm

2. Apparecchiature di protezione e misurazione e controllo per allevamenti eolici

Dalla generazione di energia della turbina eolica-booster box transformer-fluence - booster station busbar a media tensione-trasformatore principale-stazione booster busbar ad alta tensione-uscita ad alta tensione-connessione alla rete, il centro deve essere potenziato due volte prima di essere unito alla rete la rete elettrica ha un gran numero e tipi di apparecchiature elettriche, E qualsiasi errore in qualsiasi collegamento incierà sul normale funzionamento dell'azienda eolica. È necessario impostare dispositivi di protezione e misurazione e controllo in tutti i collegamenti dell'allevamento eolico per monitorare in modo completo lo stato operativo dell'azienda eolica. La figura 2 è uno schema schematico della configurazione dei dispositivi di protezione e misurazione e controllo della fattoria del vento.

Figura 2 schema di configurazione dei dispositivi di misurazione e controllo della protezione per gli allevamenti eolici

Dispositivo di misurazione e controllo del trasformatore a scatola 2.1

Al fine di ridurre la perdita di linea negli allevamenti eolici onshore, una stazione booster di tipo box da 0.69/35(10)kV viene installata In generale accanto alla turbina eolica. La distanza tra le turbine eoliche nella fattoria eolica è di centinaia di metri, che è lontano dalla sala di controllo centrale. I trasformatori step-up si trovano in campo aperto e l'ambiente naturale è piuttosto duro, il che rende difficile l'ispezione manuale. Il dispositivo di misurazione e controllo del trasformatore di tipo scatolato è la parte centrale del sistema di monitoraggio dell'azienda eolica, che realizza una gestione intelligente del trasformatore di tipo scatolato. Il dispositivo di misurazione e controllo della stazione della scatola può proteggere e monitorare in remoto la stazione della scatola di energia eolica, realizzare completamente le funzioni di "segnalazione remota, telemetria, telecomando e regolazione remota", E migliora notevolmente l'efficienza del funzionamento e della manutenzione dell'allevamento eolico.

Figura 3 Wind farm box-dispositivo di misurazione e controllo della stazione

Il dispositivo di misurazione e controllo della protezione del trasformatore di tipo box AM6-PWC è un dispositivo integrato che integra protezione, misurazione e controllo e comunicazione per diverse esigenze di energia eolica e trasformatori step-up fotovoltaici. La sua configurazione funzionale è mostrato nella tabella qui sotto.

2.2 misurazione e controllo della protezione della linea laterale e della sbarra collettrice a bassa tensione

Le turbine eoliche Multiple vengono potenziate a 35 (10) kV per la prima volta e quindi collegate in parallelo a formare un circuito collegato alla sbarra laterale a bassa tensione della sottostazione step-up. Al fine di ottenere un monitoraggio completo, la linea è dotata di dispositivi di protezione della linea, strumenti di misurazione e controllo multifunzionali, dispositivi di monitoraggio della qualità dell'alimentazione, E dispositivi di misurazione della temperatura wireless per realizzare il monitoraggio in tempo reale della protezione elettrica della linea, la misurazione e la temperatura e le sbarre laterali a bassa tensione sono dotate di dispositivi di protezione dell'arco.

Articolo	Pic	Modello	Funzione	Applicazione
Protezione della linea		AM6-L	Protezione della corrente e della tensione del circuito kV 35 (10), protezione non elettrica, misurazione e funzioni di controllo automatico.	Protezione della linea e misurazione e controllo sul lato a bassa tensione della stazione booster
Dispositivo di monitoraggio della qualità dell'alimentazione		APView500	Monitoraggio in tempo reale della qualità dell'alimentazione come deviazione della tensione, deviazione della frequenza, sbilanciamento della tensione trifase, oscillazione della tensione e sfarfallio, armoniche, ecc., registra vari eventi di qualità dell'alimentazione, E localizza le fonti di disturbo.
Contatore di energia multifunzione		APM520	Ha una misurazione a piena potenza, tasso di distorsione armonica, statistiche sulla frequenza di passaggio della tensione, condivisione del tempo statistiche dell'energia elettrica, ingresso e uscita dell'interruttore, ingresso e uscita analogici.
Protezione dell'arco del bus		ARB6	È adatto per raccogliere il segnale della luce dell'arco e il segnale di corrente dell'armadio dell'interruttore e controllare l'apertura di tutti gli armadietti degli interruttori sulla linea in arrivo, sul collegamento dell'autobus o sul bus	Protezione sbarre sul lato a bassa tensione della stazione booster
Sensore di temperatura wireless		ATE400	Monitora la temperatura delle sbarre collettrici e dei punti di connessione del cavo del sistema di distribuzione della tensione inferiore e da 35kv e avviso precoce di aumento della temperatura.	Temp. Misurazione dei contatti di linea e delle barre degli autobus sul lato a bassa tensione della stazione booster

Tabella 1 linea laterale a bassa tensione, misurazione della protezione della sbarra collettrice e configurazione di controllo

2.3 misurazione e controllo della protezione del trasformatore principale

Dopo che la generazione di energia della turbina eolica è collegata alla sbarra laterale a bassa tensione, viene potenziata a 110kV attraverso il trasformatore principale e collegata alla rete. Il trasformatore principale è dotato di protezione differenziale, protezione di backup elevata, protezione di backup bassa, protezione non elettrica, dispositivo di misurazione e controllo, controllo della temperatura del trasformatore e trasmettitore di ingranaggi per realizzare la protezione, funzione di misurazione e controllo del trasformatore principale e installazione dello schermo del gruppo centralizzato.

Misurazione e configurazione di controllo della protezione del trasformatore principale da tavolo 2

2.4 misurazione e controllo della protezione della linea ad alta tensione

Tabella 3 110kV misurazione della protezione della linea e configurazione del controllo

3. Sistema di monitoraggio dell'allevamento eolico

La piattaforma di monitoraggio dell'allevamento eolico realizza il monitoraggio, il controllo e la gestione dello stato operativo dell'azienda eolica e i dati in tempo reale delle turbine eoliche, migliora l'efficienza di affidabilità e funzionamento dell'azienda eolica, riduce i costi di manutenzione e realizza una gestione intelligente.

L'azienda eolica copre una zona abbastanza ampia e l'attrezzatura è dispersa. Il sistema ha requisiti abbastanza elevati per l'affidabilità della comunicazione dati e le prestazioni in tempo reale. Se le condizioni lo consentono, la rete ad anello ridondante in fibra ottica può essere utilizzata per la raccolta e la comunicazione dei dati e il metodo wireless LORA può essere utilizzato anche per la trasmissione dei dati.

Diagramma del sistema di monitoraggio dell'allevamento eolico figura 4

I dati dell'unità ventola di tiraggio PLC e il dispositivo di misurazione e controllo del trasformatore della scatola vengono caricati sul server dati nella sala di controllo attraverso la rete ad anello in fibra ottica, E i dati del sistema di automazione completo della stazione booster vengono caricati sul server dati tramite Ethernet. Trasmettitori, sistemi cc e altri dispositivi intelligenti sono collegati alla macchina di gestione della comunicazione per caricare i dati al server.

Monitoraggio dell'allevamento eolico 3.1

Visualizzazione completa dei parametri di base dell'intera ventola di tiraggio della fattoria del vento (inclusa la velocità del vento, la potenza, la velocità, ecc.) e può realizzare la generazione di energia quotidiana, la generazione di energia mensile, annuale il monitoraggio della generazione di energia è conveniente per il monitoraggio in tempo reale dello stato operativo della ventola di tiraggio.

Monitoraggio dell'equipaggio 3.2

Monitora i parametri e lo stato di controllo di ogni modulo di controllo dell'unità, tra cui: pitch, yaw, cambio, generatore, stazione idraulica, sala motore, convertitore, griglia di alimentazione, catena di sicurezza, coppia, albero principale, base a torre, manometro, ecc. Realizza la visualizzazione completa dei parametri, Guasti e grafici di tendenza di ogni modulo.

Display dati in tempo reale al 3.3

La ventola di tiraggio, le sottostazioni e altre apparecchiature nella fattoria del vento sono dotate di sensori e apparecchiature di monitoraggio, che possono raccogliere i dati elettrici operativi, la temperatura, vibrazione e altri parametri dell'attrezzatura in tempo reale e fornire avvisi tempestivi in caso di anormalità.

3.4 gestione dell'alimentazione

La visualizzazione dei parametri attivi e reattivi, il controllo e la regolazione della potenza attiva e reattiva e di altre funzioni possono ridurre efficacemente i costi operativi delle imprese e fornire supporto dati per l'obiettivo di risparmio energetico e riduzione delle emissioni.

Rapporto di produzione 3.5

Display e report report funzioni per parametri importanti come energia eolica, indicatori di prestazione dell'allevamento eolico e unità nuova energia, E supporta le statistiche sul funzionamento di ogni attrezzatura agricola eolica in base alle dimensioni dell'ora (giorno, mese e anno). Secondo il metodo di richiesta di giorno, mese e anno, i parametri importanti sono classificati e conteggiati per articolo e il rapporto viene generato.

3.6 analisi statistiche

Supporta una varietà di funzioni di analisi statistiche, tocca completamente il valore potenziale dei dati, fornisce soluzioni di ottimizzazione a risparmio energetico, fornisce basi per la presa di forza per i manager, migliora il livello di gestione delle imprese in modo praticabile e, alla fine, raggiungi l'obiettivo di risparmio energetico, riduzione delle emissioni e produzione scientifica. I metodi di analisi includono: statistiche sui guasti, curva di alimentazione, statistiche sulla disponibilità, diagramma della rosa eolica, rapporto sulla velocità del vento, utilizzo mensile e giornaliero e statistiche sui tempi di fermo, ecc.

Riferimento:

[1] Acrel Enterprise microgred Design e manuale di applicazione. Versione 2022.05