Λύση κεντρικού συστήματος παρακολούθησης για αιολικά πάρκα

Σύνοψη:Ως μία από τις πηγές καθαρής ενέργειας, η εγκατεστημένη δυναμικότητα των αιολικών πάρκων έχει αυξηθεί ραγδαία τα τελευταία χρόνια.βρίσκονται σε απομακρυσμένες περιοχές, με διασκορπισμένες εγκαταστάσεις και σκληρά περιβάλλοντα.Τα αιολικά πάρκα χρειάζονται ένα σύστημα απομακρυσμένης παρακολούθησης για τη διευκόλυνση της λειτουργίας και του προσωπικού συντήρησης για την αποτελεσματικότερη διαχείριση των λειτουργιών του αιολικού πάρκου.

Κλειστή λέξη:αιολικό πάρκο, κεντρικό σύστημα παρακολούθησης, συσκευή μέτρησης και ελέγχου μετασχηματιστή κιβωτίου

1Ηλεκτρικός εξοπλισμός για αιολικά πάρκα

Η πάνω καμπίνα κάθε γεννήτριας είναι εξοπλισμένη με γεννήτρια τουρμπίνας και το μπροστινό άκρο είναι μια ρυθμιζόμενη λεπίδα ανεμιστήρα.Το σύστημα μπορεί να ρυθμίσει τη γωνία κλίσης της λεπίδας του ανεμιστήρα σύμφωνα με τις διαφορετικές συνθήκες ανέμουΗ γενική ταχύτητα της λεπίδας του ανεμιστήρα είναι 10-15 rpm σημεία, μέσω του κιβωτίου ταχυτήτων μπορεί να ρυθμιστεί σε ταχύτητα 1500 rpm για να οδηγήσει τη γεννήτρια.Ένας βιομηχανικός PLC είναι επίσης διαμορφωμένος στο μηχανοστάσιο για τον έλεγχο και τη συλλογή σχετικών δεδομένωνΗ ταχύτητα του ανέμου, η κατεύθυνση του ανέμου, η ταχύτητα περιστροφής, η ενεργή ισχύς και η αντιδραστική ισχύς της παραγωγής ενέργειας και άλλα συναφή δεδομένα συλλέγονται μέσω του PLC,και η γεννήτρια ελέγχεται σε πραγματικό χρόνο μέσω των συλλεγόμενων δεδομένωνΣτην ξηρά, ένας μετασχηματιστής είναι εγκατεστημένος στο κάτω μέρος του ανεμοπύργου για να είναι υπεύθυνος για την αύξηση και τη σύγκλιση.Πολλές ανεμογεννήτριες ενισχύονται μία φορά και συνδέονται παράλληλα για να συγκλίνουν στον υποσταθμό ενίσχυσηςΤο διάγραμμα ηλεκτρικής καλωδίωσης του αιολικού πάρκου φαίνεται στο σχήμα 1.που ενισχύεται σε 10kV ή 35kV από τον μετασχηματιστή κουτιούΜετά από πολλαπλές παράλληλες συγκλίσεις, συνδέονται με την χαμηλής τάσης πλευρική μπάρα του υποσταθμού, και στη συνέχεια ενισχύονται σε 110 kV ή υψηλότερα από τον κύριο μετασχηματιστή στο ηλεκτρικό δίκτυο.

Διαφορετική από την αιολική ενέργεια στην ξηρά, λόγω του σκληρού περιβάλλοντος της υπεράκτιας αιολικής ενέργειας (υψηλή υγρασία, υψηλή πυκνότητα αλατιού),ο μετασχηματιστής ξηρού τύπου που χρησιμοποιείται για την πρωτογενή αύξηση είναι ενσωματωμένος στον θάλαμο του κινητήρα του ανεμιστήρα πίεσηςΤο σύστημα αυτό δεν λύνει μόνο το πρόβλημα του αποτυπώματος ολόκληρης της μονάδας, αλλά αποφεύγει επίσης τη δυσκολία προστασίας που προκαλείται από την εγκατάσταση του μετασχηματιστή σε χαμηλότερη θέση.

Σχήμα 1 Σχεδιακό διάγραμμα ηλεκτρικής καλωδίωσης αιολικού πάρκου

2- Προστατευτικό και μετρικό και ελεγκτικό εξοπλισμό για αιολικά πάρκα

From wind turbine power generation - booster box transformer - confluence - booster station medium voltage busbar - main transformer - booster station high voltage busbar - high voltage outlet - grid connectionΤο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας έχει μεγάλο αριθμό και τύπους ηλεκτρικού εξοπλισμού.και κάθε βλάβη σε οποιοδήποτε σύνδεσμο θα επηρεάσει την κανονική λειτουργία του αιολικού πάρκουΩς εκ τούτου, είναι απαραίτητο να εγκατασταθούν συσκευές προστασίας και μέτρησης και ελέγχου σε όλους τους συνδέσμους του αιολικού πάρκου για την ολοκληρωμένη παρακολούθηση της λειτουργικής κατάστασης του αιολικού πάρκου.Το σχήμα 2 είναι ένα σχεδιακό διάγραμμα της διαμόρφωσης των διατάξεων προστασίας και μέτρησης και ελέγχου του αιολικού πάρκου.

Σχήμα 2 Σχέδιο διαμόρφωσης των συσκευών μέτρησης και ελέγχου προστασίας για αιολικά πάρκα

2.1 Μηχανή μέτρησης και ελέγχου μετασχηματιστή κιβωτίου

Προκειμένου να μειωθεί η απώλεια γραμμών στα χερσαία αιολικά πάρκα, ένας σταθμός ενισχυτικού τύπου κουτιού 0,69/35 ((10) kV εγκαθίσταται γενικά δίπλα στην ανεμογεννήτρια.Η απόσταση μεταξύ των ανεμογεννητριών στο αιολικό πάρκο είναι εκατοντάδες μέτραΟι μετασχηματιστές step-up βρίσκονται σε ανοιχτό πεδίο και το φυσικό περιβάλλον είναι σχετικά σκληρό, γεγονός που καθιστά δύσκολη την χειροκίνητη επιθεώρηση.Η συσκευή μέτρησης και ελέγχου του μετασχηματιστή τύπου κουτιού αποτελεί το βασικό μέρος του συστήματος παρακολούθησης του αιολικού πάρκουΗ συσκευή μέτρησης και ελέγχου του σταθμού ελέγχου μπορεί να προστατεύει και να παρακολουθεί εξ αποστάσεως τον σταθμό ελέγχου της αιολικής ενέργειας,να συνειδητοποιήσουν πλήρως τις λειτουργίες της "απομακρυσμένης σηματοδότησης", τηλεμετρία, τηλεχειρισμό και τηλερύθμιση", και βελτιώνουν σημαντικά την αποτελεσματικότητα της λειτουργίας και της συντήρησης των αιολικών πάρκων.

Σχήμα 3 Μέτρηση και συσκευή ελέγχου του σταθμού συσκευασίας του αιολικού πάρκου

Η συσκευή μέτρησης και ελέγχου προστασίας μετασχηματιστή τύπου κουτιού AM6-PWC είναι μια ολοκληρωμένη συσκευή που ενσωματώνει την προστασία, τη μέτρηση και τον έλεγχο,και επικοινωνίας για τις διαφορετικές απαιτήσεις των αιολικών και των φωτοβολταϊκών μετασχηματιστώνΗ λειτουργική του διαμόρφωση παρουσιάζεται στον παρακάτω πίνακα.

2.2 Μέτρηση και έλεγχος προστασίας πλευρικής γραμμής χαμηλής τάσης και μπάρας διακόπτη

Πολλές ανεμογεννήτριες ενισχύονται για πρώτη φορά σε 35 (10) kV και στη συνέχεια συνδέονται παράλληλα για να σχηματίσουν ένα κύκλωμα συνδεδεμένο με την πλευρική μπάρα χαμηλής τάσης του υποσταθμού αναβάθμισης. Για να επιτευχθεί ολοκληρωμένη παρακολούθηση, η γραμμή είναι εξοπλισμένη με συσκευές προστασίας γραμμής, πολυλειτουργικά όργανα μέτρησης και ελέγχου, συσκευές παρακολούθησης της ποιότητας της ενέργειας,και ασύρματες συσκευές μέτρησης θερμοκρασίας για την πραγματοποίηση της παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο της ηλεκτρικής προστασίας της γραμμής, μέτρησης και θερμοκρασίας, και οι πλευρικές μπάρες χαμηλής τάσης είναι εξοπλισμένες με διατάξεις προστασίας τόξου.

Πίνακας 1 Μετρήση πλευρικής γραμμής χαμηλής τάσης, προστασίας από μπάρα διακυβέρνησης και διαμόρφωση ελέγχου

2.3 Μέτρηση και έλεγχος της προστασίας του κύριου μετασχηματιστή

Αφού η παραγωγή ενέργειας από αιολική ανεμογεννήτρια συνδυαστεί με την πλευρική μπάρα χαμηλής τάσης, αυξάνεται σε 110 kV μέσω του κύριου μετασχηματιστή και συνδέεται με το δίκτυο.Ο κύριος μετασχηματιστής είναι εξοπλισμένος με προστασία διαφορών, υψηλή προστασία εφεδρικής προστασίας, χαμηλή προστασία εφεδρικής προστασίας, μη ηλεκτρική προστασία, συσκευή μέτρησης και ελέγχου, ρυθμιστής θερμοκρασίας μετασχηματιστή και πομπό ταχυτήτων για την επίτευξη της προστασίας,λειτουργία μέτρησης και ελέγχου του κύριου μετασχηματιστή, και κεντρική εγκατάσταση ομαδικής οθόνης.

Πίνακας 2 Μέτρηση προστασίας του κύριου μετασχηματιστή και διαμόρφωση ελέγχου

2.4 Μέτρηση και έλεγχος προστασίας γραμμών υψηλής τάσης

Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από το αιολικό πάρκο αυξάνεται δύο φορές στα 110kV και στη συνέχεια ενσωματώνεται στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας.προστασία από απόσταση, προστασία κατά των νησιών και συσκευές μέτρησης και ελέγχου.

Πίνακας 3 Μέτρηση και διαμόρφωση ελέγχου προστασίας γραμμών 110 kV

3Σύστημα παρακολούθησης αιολικών εγκαταστάσεων

Η πλατφόρμα παρακολούθησης του αιολικού πάρκου πραγματοποιεί την παρακολούθηση, τον έλεγχο και τη διαχείριση της λειτουργικής κατάστασης του αιολικού πάρκου και τα δεδομένα σε πραγματικό χρόνο των ανεμογεννητριών,βελτιώνει την αξιοπιστία και την αποδοτικότητα λειτουργίας του αιολικού πάρκου, μειώνει το κόστος συντήρησης και υλοποιεί έξυπνη διαχείριση.

Το αιολικό πάρκο καλύπτει σχετικά μεγάλη έκταση και ο εξοπλισμός είναι διασκορπισμένος.Αν οι συνθήκες το επιτρέπουν, το εφεδρικό δίκτυο δακτυλικών οπτικών ινών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συλλογή και την επικοινωνία δεδομένων και η ασύρματη μέθοδος LORA μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη μετάδοση δεδομένων.

Σχήμα 4 Σχέδιο συστήματος παρακολούθησης αιολικών πάρκων

Τα δεδομένα της μονάδας εξαγωγής ανεμιστήρα PLC και της συσκευής μέτρησης και ελέγχου μετασχηματιστή κιβωτίου μεταφορτώνται στον διακομιστή δεδομένων στην αίθουσα ελέγχου μέσω δικτύου δακτυλίων οπτικών ινών,και τα δεδομένα του ολοκληρωμένου συστήματος αυτοματισμού του σταθμού προώθησης μεταφορτώνονται στον διακομιστή δεδομένων μέσω του EthernetΟι πομποί, τα συστήματα συνεχούς ρεύματος και άλλες έξυπνες συσκευές συνδέονται με τη μηχανή διαχείρισης επικοινωνίας για να ανεβάσουν δεδομένα στον διακομιστή.

3.1 Παρακολούθηση αιολικών πάρκων

Ολοκληρωμένη εμφάνιση των βασικών παραμέτρων του συνόλου του ανεμογεννητρίου ανεμιστήρα (συμπεριλαμβανομένης της ταχύτητας του ανέμου, ισχύος, ταχύτητα, κλπ.), και μπορεί να συνειδητοποιήσει την ημερήσια παραγωγή ενέργειας, μηνιαία παραγωγή ενέργειας,Η ετήσια παρακολούθηση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι βολική για την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο της λειτουργικής κατάστασης του ανεμιστήρα έλξης.

3.2 Παρακολούθηση του πληρώματος

Παρακολούθηση των παραμέτρων και της κατάστασης ελέγχου κάθε μονάδας ελέγχου στην μονάδα, συμπεριλαμβανομένων: κλίσης, κλίσης, κιβωτίου ταχυτήτων, γεννήτριας, υδραυλικού σταθμού, μηχανοστάθμου, μετατροπέα, ηλεκτρικού δικτύου, αλυσίδας ασφαλείας, ροπής,κύριο άξονα, βάση πύργου, μετρητή ανέμου κλπ.

3.3 Παρουσίαση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο

Ο ανεμιστήρας, οι υποσταθμοί και ο λοιπός εξοπλισμός του αιολικού πάρκου είναι εξοπλισμένοι με αισθητήρες και εξοπλισμό παρακολούθησης που μπορούν να συλλέγουν τα ηλεκτρικά δεδομένα λειτουργίας, θερμοκρασία,δονήσεις και άλλες παραμέτρους του εξοπλισμού σε πραγματικό χρόνο, και να δίνουν έγκαιρες προειδοποιήσεις σε περίπτωση ανωμαλιών.

3.4 Διαχείριση ενέργειας

Η εμφάνιση ενεργών και αντιδραστικών παραμέτρων, the control and adjustment of active and reactive power and other functions can effectively reduce the operating costs of enterprises and provide data support for the goal of energy conservation and emission reduction.

3.5 Έκθεση παραγωγής

Δείχνει και αναφέρει λειτουργίες αναφοράς για σημαντικές παραμέτρους όπως η αιολική ενέργεια, οι δείκτες απόδοσης αιολικών πάρκων και η μονάδα νέας ενέργειας,και στατιστικές υποστήριξης της λειτουργίας κάθε εξοπλισμού αιολικού πάρκου σύμφωνα με την χρονική διάσταση (ημέρα)Σύμφωνα με τη μέθοδο αναζήτησης της ημέρας, του μήνα και του έτους, οι σημαντικές παραμέτροι ταξινομούνται και μετρούνται ανά στοιχείο και παράγεται η έκθεση.

3.6 Στατιστική ανάλυση

Υποστήριξη διαφόρων λειτουργιών στατιστικής ανάλυσης, πλήρης αξιοποίηση της δυνητικής αξίας των δεδομένων, παροχή λύσεων βελτιστοποίησης εξοικονόμησης ενέργειας, παροχή βάσης λήψης αποφάσεων για τους διαχειριστές,βελτίωση του επιπέδου διαχείρισης των επιχειρήσεων με εφικτό τρόποΟι μέθοδοι ανάλυσης περιλαμβάνουν: στατιστικές σφαλμάτων, καμπύλη ισχύος, στατιστικές διαθεσιμότητας, διάγραμμα αιολικών ροδιών,Έκθεση ισχύος ταχύτητας ανέμου, μηνιαίες και ημερήσιες στατιστικές χρήσης και χρόνου διακοπής, κλπ.

Αναφορές:

[1] Εγχειρίδιο σχεδιασμού και εφαρμογής μικροσύνδεσης Acrel Enterprise. Έκδοση 2022.05