Solução de sistema de monitorização centralizado para parques eólicos

Resumo:Como uma das fontes de energia limpa, a capacidade instalada dos parques eólicos cresceu rapidamente nos últimos anos.estão localizadas em locais remotos, com instalações dispersas e ambientes adversos.Os parques eólicos necessitam de um sistema de monitorização remota para facilitar a operação e o pessoal de manutenção para gerir as operações dos parques eólicos de forma mais eficiente.

Palavra chave:Parque eólico, sistema de monitorização centralizado, dispositivo de medição e controlo do transformador de caixa

1Equipamento elétrico para parques eólicos

A cabine superior de cada conjunto gerador está equipada com um gerador de turbina e a extremidade frontal é uma lâmina de ventilador ajustável.O sistema pode ajustar o ângulo de inclinação da lâmina do ventilador de acordo com diferentes condições do vento. A velocidade geral da lâmina do ventilador é de 10-15 pontos rpm, através da caixa de velocidades pode ser ajustado para uma velocidade de 1500 rpm para acionar o gerador.Um PLC industrial também é configurado na sala de máquinas para controle e coleta de dados relacionadosA velocidade do vento, a direcção do vento, a velocidade de rotação, a potência activa e a potência reactiva da geração de energia e outros dados relacionados são recolhidos através do PLC,e o gerador é controlado em tempo real através dos dados coletadosEm terra, um transformador de caixa é instalado na parte inferior da torre de vento para ser responsável pela aceleração e convergência.As turbinas eólicas múltiplas são impulsionadas uma vez e conectadas em paralelo para convergir para a subestação de impulsionamento. Enviar eletricidade para a rede. O diagrama de fiação elétrica do parque eólico é mostrado na Figura 1. A tensão emitida pelo ventilador é geralmente 0,69 kV,que é impulsionado para 10kV ou 35kV pelo transformador de caixaApós múltiplas confluências paralelas, são ligadas à barra lateral de baixa tensão da subestação step-up e, em seguida, impulsionadas para 110 kV ou superior pelo transformador principal para a rede elétrica.

Diferente da energia eólica terrestre, devido ao ambiente hostil da energia eólica offshore (alta umidade, alta densidade de sal),O transformador de tipo seco utilizado para o aumento primário está integrado no compartimento do motor do ventilador de calado, o que não só resolve o problema da pegada de toda a unidade, mas também evita a dificuldade de protecção causada pela instalação do transformador numa posição mais baixa.

Figura 1 Diagrama esquemático da fiação elétrica do parque eólico

2- Equipamento de protecção, medição e controlo dos parques eólicos

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 connectionA rede eléctrica tem um grande número e tipos de equipamentos eléctricos,e qualquer falha em qualquer ligação afetará a operação normal do parque eólicoPor conseguinte, é necessário instalar dispositivos de protecção e medição e controlo em todos os elos do parque eólico para monitorizar de forma abrangente o estado de funcionamento do parque eólico.A figura 2 é um diagrama esquemático da configuração dos dispositivos de protecção e de medição e controlo do parque eólico..

Figura 2 Diagrama de configuração dos dispositivos de medição e controlo de protecção dos parques eólicos

2.1 Dispositivo de medição e controlo do transformador de caixa

A fim de reduzir a perda de linha nos parques eólicos terrestres, uma estação de reforço de tipo caixa de 0,69/35 ((10) kV é geralmente instalada ao lado da turbina eólica.A distância entre as turbinas eólicas no parque é de centenas de metrosOs transformadores step-up estão localizados em campo aberto e o ambiente natural é relativamente áspero, o que dificulta a inspecção manual.O dispositivo de medição e controlo do transformador tipo caixa é a parte central do sistema de monitorização do parque eólico, que permite uma gestão inteligente do transformador tipo caixa. O dispositivo de medição e controlo da caixa de estações pode proteger e monitorizar remotamente a caixa de estações eólicas,"signalização remota", telemetria, controlo remoto e ajuste remoto", e melhorar significativamente a eficiência da exploração e manutenção dos parques eólicos.

Figura 3 Dispositivo de medição e controlo da estação de caixa do parque eólico

O dispositivo de medição e controlo da protecção do transformador do tipo caixa AM6-PWC é um dispositivo integrado que integra protecção, medição e controlo,e comunicação para diferentes requisitos de transformadores step-up eólicos e fotovoltaicosA sua configuração funcional é apresentada no quadro seguinte.

2.2 Medição e controlo da protecção da linha lateral e da barra de transmissão de baixa tensão

As turbinas eólicas múltiplas são impulsionadas para 35 (10) kV pela primeira vez e depois ligadas em paralelo para formar um circuito ligado à barra lateral de baixa tensão da subestação step-up. A fim de alcançar um controlo abrangente, a linha está equipada com dispositivos de protecção da linha, instrumentos de medição e controlo multifuncionais, dispositivos de monitorização da qualidade da energia,e dispositivos de medição de temperatura sem fio para realizar o monitoramento em tempo real da proteção elétrica da linha, medição e temperatura, e as barras laterais de baixa tensão estão equipadas com dispositivos de protecção de arco.

Tabela 1 Linha lateral de baixa tensão, medição da protecção da barra de comando e configuração de controlo

2.3 Medição e controlo da protecção do transformador principal

Após a geração de energia da turbina eólica ser confluída pela barra lateral de baixa tensão, ela é impulsionada para 110 kV através do transformador principal e conectada à rede.O transformador principal está equipado com proteção diferencial, proteção de reserva elevada, proteção de reserva baixa, proteção não elétrica, dispositivo de medição e controlo, regulação da temperatura do transformador e transmissor de engrenagens para realizar a proteção,Função de medição e controlo do transformador principal, e instalação centralizada de ecrã de grupo.

Quadro 2 Medição e configuração de controlo da protecção do transformador principal

2.4 Medição e controlo da protecção das linhas de alta tensão

A energia elétrica gerada pelo parque eólico é aumentada duas vezes para 110 kV e, em seguida, incorporada à rede elétrica.Proteção à distância, protecção contra ilhas e dispositivos de medição e controlo.

Quadro 3 Medição e configuração de controlo da protecção da linha de 110 kV

3Sistema de monitorização dos parques eólicos

A plataforma de monitorização do parque eólico permite monitorizar, controlar e gerir o estado de funcionamento do parque eólico e os dados em tempo real das turbinas eólicas,Melhora a fiabilidade e a eficiência operacional do parque eólico, reduz os custos de manutenção e realiza uma gestão inteligente.

O parque eólico abrange uma área relativamente grande e os equipamentos estão dispersos.Se as condições o permitirem, a rede de anéis redundantes de fibra óptica pode ser utilizada para a recolha e comunicação de dados, e o método sem fios LORA também pode ser utilizado para a transmissão de dados.

Figura 4 Diagrama do sistema de monitorização dos parques eólicos

Os dados do PLC da unidade do ventilador de calado e do dispositivo de medição e controlo do transformador de caixa são enviados para o servidor de dados da sala de controlo através da rede de anéis de fibra óptica,e os dados do sistema de automação abrangente da estação de reforço são carregados para o servidor de dados através do EthernetTransmissores, sistemas de corrente contínua e outros dispositivos inteligentes são ligados à máquina de gestão de comunicações para carregar dados para o servidor.

3.1 Monitorização dos parques eólicos

Display abrangente dos parâmetros básicos de todo o vento parque ventilador de calada (incluindo velocidade do vento, potência, velocidade, etc.), e pode realizar a geração de energia diária, geração de energia mensal,A monitorização anual da geração de energia é conveniente para o monitoramento em tempo real do estado de funcionamento do ventilador de calado.

3.2 Monitorização da tripulação

Monitorizar os parâmetros e o estado de controlo de cada módulo de controlo da unidade, incluindo: inclinação, guiado, caixa de velocidades, gerador, estação hidráulica, câmara de máquinas, conversor, rede eléctrica, cadeia de segurança, binário,eixo principal, base da torre, medidor de vento, etc. Realizar a exibição abrangente de parâmetros, falhas e gráficos de tendência de cada módulo.

3.3 Visualização de dados em tempo real

O ventilador de calada, as subestações e outros equipamentos do parque eólico estão equipados com sensores e equipamento de monitorização que podem recolher os dados elétricos de funcionamento, temperatura,vibração e outros parâmetros do equipamento em tempo real, e dar avisos oportunos em caso de anomalias.

3.4 Gestão da energia

A exibição dos parâmetros ativos e reativos, 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 Relatório de produção

Funções de exibição e relatório de parâmetros importantes, como a energia eólica, os indicadores de desempenho dos parques eólicos e a unidade de energia nova,e estatísticas de apoio da exploração de cada equipamento de parque eólico de acordo com a dimensão temporal (dia)De acordo com o método de consulta de dia, mês e ano, os parâmetros importantes são classificados e contados por item, e o relatório é gerado.

3.6 Análise estatística

Apoiar uma variedade de funções de análise estatística, explorar plenamente o valor potencial dos dados, fornecer soluções de otimização de economia de energia, fornecer base para a tomada de decisões pelos gestores,melhorar de forma viável o nível de gestão das empresasOs métodos de análise incluem: estatísticas de falhas, curva de potência, estatísticas de disponibilidade, diagrama de rosas de vento,Relatório de potência de velocidade do vento, estatísticas de utilização mensal e diária e tempo de inatividade, etc.

Referências:

[1] Acrel Enterprise Microgrid Design and Application Manual. Versão 2022.05