Solución de sistema de monitoreo centralizado para parques eólicos

Ingeniero: Michelle Zhou Tel: 86 18795636361 Correo electrónico: michelle.zhou@email.acrel.cn

Jiangsu Acrel Electrical MFG Co. Ltd

Abstracto:Como una de las fuentes de energía limpia, la capacidad instalada de los parques eólicos ha crecido rápidamente en los últimos años. Los parques eólicos se dividen en parques eólicos terrestres y parques eólicos marinos. Generalmente, están ubicados en ubicaciones remotas, con instalaciones dispersas y entornos hostiles. Por lo tanto, los parques eólicos necesitan un sistema de monitoreo remoto para facilitar el personal de operación y mantenimiento para administrar las operaciones de los parques eólicos de manera más eficiente.

Palabra clave:Parque eólico, sistema de monitoreo centralizado, dispositivo de medición y control del transformador de caja

1. equipo eléctrico para parques eólicos

La cabina superior de cada conjunto generador está equipada con un generador de turbina y la parte delantera es una aspa de ventilador ajustable. El sistema puede ajustar el ángulo de inclinación de la ASPA del ventilador de acuerdo con las diferentes condiciones del viento. La velocidad general de la ASPA del ventilador es de 10-15 rpm puntos, a través de la caja de cambios se puede ajustar a una velocidad de 1500 rpm para impulsar el generador. Un PLC industrial también está configurado en la sala de máquinas para el Control y la recopilación de datos relacionados. La velocidad del viento, la dirección del viento, la velocidad de rotación, la potencia activa y la potencia reactiva de la generación de energía y otros datos relacionados se recogen a través del PLC, y el generador se controla en tiempo real a través de los datos recopilados. En tierra, se instala un transformador de caja en la parte inferior de la torre de viento para ser responsable de impulsar y converger. De acuerdo con la energía y las condiciones geográficas, múltiples turbinas eólicas se impulsan una vez y se conectan en paralelo para converger a la subestación de impulso. Enviar electricidad a la red. El Diagrama de cableado eléctrico del parque eólico se muestra en la Figura 1. El Voltaje emitido por el ventilador es generalmente 0,69 kV, que es aumentado a 10kV o 35kV por el transformador de la caja. Después de múltiples confluencias paralelas, se conectan a la barra colectora lateral de bajo voltaje de la subestación escalonada y luego se aumentan a 110kV o más por el transformador principal. En la red eléctrica.

A diferencia de la energía eólica terrestre, debido al entorno hostil de la energía eólica marina (alta humedad, alta densidad de sal), el transformador de tipo seco utilizado para el impulso primario está integrado en el compartimiento del motor del ventilador de tiro, que no solo resuelve el problema de la huella de toda la unidad, Pero también evita la dificultad de protección causada por la instalación del transformador en una posición inferior.

Figura 1 Diagrama esquemático del cableado eléctrico del parque eólico

2. Equipo de Protección y medición y control para parques eólicos

A partir de la generación de energía de la turbina eólica-transformador de la caja de refuerzo-confluencia-estación de refuerzo de media tensión-transformador principal-estación de refuerzo de alta tensión de la barra de distribución-salida de alta tensión-conexión de red, el medio debe aumentarse dos veces antes de fusionarse en la red. La Red Eléctrica tiene una gran cantidad y tipos de equipos eléctricos, Y cualquier falla en cualquier enlace afectará el funcionamiento normal del parque eólico. Por lo tanto, es necesario configurar dispositivos de protección y medición y control en todos los enlaces del parque eólico para monitorear de manera integral el estado de funcionamiento del parque eólico. La Figura 2 es un diagrama esquemático de la configuración de los dispositivos de protección y medición y control del parque eólico.

Figura 2 Diagrama de configuración de dispositivos de medición y control de protección para parques eólicos

Dispositivo de medición y control del transformador de caja 2,1

Para reducir la pérdida de línea en los parques eólicos terrestres, generalmente se instala una estación de refuerzo tipo caja de 0,69/35(10)kV junto a la turbina eólica. La distancia entre los aerogeneradores en el parque eólico es de cientos de metros, que está lejos de la sala de control central. Los transformadores de aumento están ubicados en campo abierto, y el entorno natural es relativamente duro, lo que dificulta la inspección manual. El dispositivo de medición y control del transformador tipo caja es la parte central del sistema de monitoreo del parque eólico, que realiza una gestión inteligente del transformador tipo caja. El dispositivo de medición y control de la estación de caja puede proteger y monitorear remotamente la estación de caja de energía eólica, realizar completamente las funciones de "Señalización remota, telemetría, control remoto y ajuste remoto", y mejorar en gran medida la eficiencia de la operación y el mantenimiento del parque eólico.

Figura 3 Dispositivo de medición y control de la estación de la caja del parque eólico

El dispositivo de medición y control de protección de transformador tipo caja de AM6-PWC es un dispositivo Integrado que integra protección, medición y control, y comunicación para diferentes requisitos de energía eólica y transformadores de aumento fotovoltaicos. Su configuración funcional se muestra en la tabla siguiente.

2,2 medición y control de la protección de la línea lateral y la barra colectora de bajo voltaje

Se impulsan múltiples turbinas eólicas a 35 (10) kV por primera vez y luego se conectan en paralelo para formar un circuito conectado a la barra colectora lateral de bajo voltaje de la subestación escalonada. Para lograr un monitoreo integral, la línea está equipada con dispositivos de protección de línea, instrumentos de medición y control multifuncionales, dispositivos de monitoreo de calidad de Potencia, y dispositivos inalámbricos de medición de temperatura para realizar el monitoreo en tiempo real de la protección eléctrica de línea, medición y temperatura, y las barras colectoras laterales de bajo voltaje están equipadas con dispositivos de protección de arco.

Artículo	Pic	Modelo	Función	Aplicación
Protección de línea		AM6-L	35 (10) kV circuito de protección de corriente y voltaje, protección no eléctrica, medición y funciones de control automático.	Protección de línea y medición y control en el lado de bajo voltaje de la estación de refuerzo
Dispositivo de monitoreo de calidad de energía		APView500	El monitoreo en tiempo real de la calidad de la energía, como la desviación de voltaje, la desviación de frecuencia, el desequilibrio de voltaje trifásico, la fluctuación y el parpadeo de voltaje, armónicos, etc., registra varios eventos de calidad de Potencia, y localizar fuentes de perturbación.
Medidor de energía multifunción		APM520	Tiene medición de potencia completa, tasa de distorsión armónica, estadísticas de tasa de paso de voltaje, estadísticas de energía eléctrica de tiempo compartido, entrada y salida del interruptor, entrada y salida analógica.
Protección de arco de autobús		ARB6	Es adecuado para recoger la señal de luz de arco y la señal de corriente del gabinete del interruptor, y controlar la apertura de todos los gabinetes del interruptor en la línea entrante, el lazo del autobús o el autobús	Protección de la barra de distribución en el lado de baja tensión de la estación de refuerzo
Sensor de temperatura inalámbrico		ATE400	Monitoree la temperatura de las barras colectoras y los puntos de conexión de cable de 35kV y por debajo del sistema de distribución de voltaje y alerta temprana del aumento de temperatura.	Temp. Medición de contactos de línea y barras de autobús en el lado de baja tensión de la estación de refuerzo

Tabla 1 Línea lateral de bajo voltaje, medición de protección de la barra colectora y configuración de control

2,3 Medición y control de protección del transformador principal

Después de que la generación de energía de la turbina eólica es confluenciada por la barra colectora lateral de bajo voltaje, se aumenta a 110kV a través del transformador principal y se conecta a la red. El transformador principal está equipado con protección diferencial, alta protección de respaldo, baja protección de respaldo, protección no eléctrica, dispositivo de medición y control, control de temperatura del transformador y transmisor de engranajes para realizar la protección, función de medición y control del transformador principal, y la instalación centralizada de la pantalla del grupo.

Tabla 2 Configuración de medición y control de protección del transformador principal

2,4 medición y control de protección de línea de alta tensión

Tabla 3 Configuración de medición y control de protección de línea 110kV

3. Sistema de Monitoreo del parque eólico

La plataforma de monitoreo del parque eólico realiza el monitoreo, control y gestión del estado operativo del parque eólico y los datos en tiempo real de las turbinas eólicas, mejora la confiabilidad y la eficiencia de operación del parque eólico, reduce los costos de mantenimiento y realiza una gestión inteligente.

El parque eólico cubre un área relativamente grande y el equipo está disperso. El sistema tiene requisitos relativamente altos para la confiabilidad de la comunicación de datos y el rendimiento en tiempo real. Si las condiciones lo permiten, la Red de anillo redundante de fibra óptica se puede utilizar para la recopilación de datos y la comunicación, y el método inalámbrico LORA también se puede utilizar para la transmisión de datos.

Figura 4 Diagrama del sistema de monitoreo del parque eólico

Los datos del PLC de la Unidad de ventilador de tiro y el dispositivo de medición y control del transformador de caja se cargan en el servidor de datos en la sala de control a través de la red de anillo de fibra óptica, Y los datos del sistema de automatización integral de la estación de refuerzo se cargan en el servidor de datos a través de Ethernet. Los transmisores, los sistemas DC y otros dispositivos inteligentes están conectados a la máquina de Administración de Comunicaciones para cargar datos al servidor.

3,1 Monitoreo de parques eólicos

Pantalla completa de los parámetros básicos de todo el ventilador de tiro del parque eólico (incluyendo la velocidad del viento, la potencia, la velocidad, etc.), la generación y puede realizar diaria de energía, la generación mensual de energía, anual El monitoreo de la generación de energía es conveniente para el monitoreo en tiempo real del estado operativo del ventilador de tiro.

Monitoreo de la tripulación 3,2

Supervise los parámetros y el estado de control de cada módulo de control en la unidad, incluyendo: Paso, guiñada, caja de cambios, generador, estación hidráulica, sala de máquinas, convertidor, Red Eléctrica, cadena de seguridad, par, eje principal, base de torre, Indicador de Viento, etc. Realice la visualización completa de los parámetros, Fallas y gráficos de tendencia de cada módulo.

3,3 visualización de datos en tiempo real

El ventilador de tiro, las subestaciones y otros equipos en el parque eólico están equipados con sensores y equipos de monitoreo, que pueden recopilar los datos eléctricos de funcionamiento, la temperatura, vibración y otros parámetros del equipo en tiempo real, y dar advertencias oportunas en caso de anomalías.

3,4 gestión de energía

La visualización de parámetros activos y reactivos, el control y ajuste de la potencia activa y reactiva y otras funciones pueden reducir efectivamente los costos operativos de las empresas y proporcionar apoyo de datos para el objetivo de la conservación de energía y la reducción de emisiones.

Informe de producción 3,5

Mostrar y reportar funciones para parámetros importantes como la energía eólica, los indicadores de rendimiento de los parques eólicos y la nueva energía de la unidad, y estadísticas de apoyo de la operación de cada equipo de parque eólico según la dimensión de tiempo (Día, mes y año). De acuerdo con el método de consulta del día, mes y año, los parámetros importantes se clasifican y cuentan por artículo, y se genera el informe.

3,6 Análisis estadístico

Apoye una variedad de funciones de análisis estadístico, aproveche completamente el valor potencial de los datos, proporcione soluciones de optimización de ahorro de energía, proporcione una base de toma de decisiones para los gerentes, mejorar el nivel de gestión de las empresas de una manera factible, y finalmente lograr el objetivo de ahorro de energía, reducción de emisiones y producción científica. Los métodos de análisis incluyen: estadísticas de fallas, curva de potencia, estadísticas de disponibilidad, diagrama de rosas del viento, Informe de energía de velocidad del viento, estadísticas de utilización mensual y diaria y tiempo de inactividad, etc.

Referencias:

[1] Manual de diseño y aplicación de microrredes de Acrel Enterprise. Versión 2022,05