Zentral isierte Überwachungs system lösung für Windparks

Ingenieur: Michelle Zhou Tel: 86 18795636361 E-mail: michelle.zhou@email.acrel.cn

Jiangsu Acrel Elektrische MFG Co. Ltd

Abstrakt:Als eine der sauberen Energie quellen ist die installierte Kapazität von Windparks in den letzten Jahren rasant gewachsen. Windparks sind in Onshore-Windparks und Offshore-Windparks unterteilt. Im Allgemeinen befinden sie sich an abgelegenen Orten mit verstreuten Installationen und rauen Umgebungen. Daher benötigen Windparks ein Fern überwachungs system, um das Betriebs-und Wartungs personal zu erleichtern und den Windpark betrieb effizienter zu verwalten.

Stichwort:Windpark, zentrales Überwachungs system, Kasten transformator Mess-und Steuergerät

1. Elektrische Ausrüstung für Windparks

Die obere Kabine jedes Erzeugungs satzes ist mit einem Turbinen generator ausgestattet, und das vordere Ende ist ein einstellbares Lüfter blatt. Das System kann den Neigung winkel des Lüfter flügels an unterschied liche Wind verhältnisse anpassen. Die allgemeine Drehzahl des Lüfter flügels beträgt 10-15 U/min Punkte, durch das Getriebe kann auf eine Drehzahl von 1500 U/min eingestellt werden, um den Generator anzutreiben. Eine industrielle PLC ist auch im Maschinen raum für die Steuerung und die damit verbundene Daten erfassung konfiguriert. Die Wind geschwindigkeit, Windrichtung, Rotations geschwindigkeit, aktive Leistung und Blindleistung der Stromer zeugung und andere verwandte Daten werden durch die SPS gesammelt, und der Generator wird in Echtzeit durch die gesammelten Daten gesteuert. An Land ist am Boden des Windturms ein Kasten transformator installiert, der für das Boost ing und Konvergieren ver antwort lich ist. Je nach Leistung und geografischen Bedingungen werden mehrere Windkraft anlagen einmal angekurbelt und parallel geschaltet, um zum Nachschub-Umspannwerk zusammen zulaufen. Schicken Sie Strom ins Netz. Der elektrische Schaltplan des Windparks ist in Abbildung 1 dargestellt. Die vom Lüfter emittierte Spannung beträgt im Allgemeinen 0,69 kV, was vom Kasten transformator auf 10kV oder 35kV erhöht wird. Nach mehreren parallelen Zusammen flüssen werden sie mit der Niederspannungs-Seitenschiene der Aufwärts station verbunden und dann vom Haupt transformator auf 110kV oder höher angehoben. Ins Stromnetz.

Anders als Onshore-Windkraft, aufgrund der rauen Umgebung der Offshore-Windkraft (hohe Luft feuchtigkeit, hohe Salz dichte), der für die Primär verstärkung verwendete Trocken transformator ist im Motorraum des Zug ventilators integriert, wodurch nicht nur das Problem des Fußabdrucks der gesamten Einheit gelöst wird. Aber es vermeidet auch die Schwierigkeit des Schutzes, der durch die Installation des Transformators an einer niedrigeren Position verursacht wird.

Abbildung 1 Schematische Darstellung der elektrischen Verkabelung von Windparks

2. Schutz-und Mess-und Steuergeräte für Windparks

Aus der Stromer zeugung von Windkraft anlagen-Booster-Box-Transformator-Zusammen fluss-Mittelspannungs-Sammel schiene-Haupt transformator-Booster-Station Hochspannung-Busbar-Hochspannung steckdose-Netz anschluss, die Mitte muss zweimal verstärkt werden, bevor sie in das Netz integriert wird. Das Stromnetz verfügt über eine große Anzahl und Arten von elektrischen Geräten. Und jeder Fehler in einer Verbindung wirkt sich auf den normalen Betrieb des Windparks aus. Daher ist es notwendig, Schutz-und Mess-und Steuergeräte in allen Gliedern des Windparks einzurichten, um den Betriebs zustand des Windparks umfassend zu überwachen. Abbildung 2 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration der Schutz-und Mess-und Steuergeräte des Windparks.

Abbildung 2 Konfiguration diagramm der Schutz mess-und Steuergeräte für Windparks

2.1 Box-Transformator-Mess-und Kontroll gerät

Um den Leitungs verlust in Onshore-Windparks zu verringern, wird in der Regel neben der Windkraft anlage eine Box-Booster-Station vom Typ 0,69/35(10)kV installiert. Der Abstand zwischen den Windrädern im Windpark beträgt Hunderte Meter, das ist weit weg von der zentralen Leit warte. Die Step-up-Transformatoren befinden sich im offenen Feld, und die natürliche Umgebung ist relativ hart, was die manuelle Inspektion erschwert. Das Mess-und Steuergerät des Box-Transformators ist der Kernteil des Überwachungs systems des Windparks, das ein intelligentes Management des Box-Transformators realisiert. Das Box-Station-Mess-und Steuergerät kann die Windkraft-Box-Station schützen und fern überwachen, die Funktionen "Fernsignal isierung, Telemetrie, Fernbedienung und Fernsteuerung" vollständig realisieren. und verbessern Sie die Effizienz des Windpark betriebs und der Wartung erheblich.

Abbildung 3 Windpark-Box-Station Mess-und Steuergerät

Das AM6-PWC-Box-Transformators chutz messgerät und-steuergerät ist ein integriertes Gerät, das Schutz, Messung und Steuerung sowie Kommunikation für unterschied liche Anforderungen an Windkraft-und Photovoltaik-Aufwärts transformatoren integriert. Seine funktionale Konfiguration ist in der folgenden Tabelle dargestellt.

2.2 Niederspannungs-Seitenlinie und Stromschiene Schutz messung und-steuerung

Mehrere Windkraft anlagen werden zum ersten Mal auf 35 (10) kV angekurbelt und dann parallel geschaltet, um einen Stromkreis zu bilden, der mit der Niederspannung seite der Aufwärts station verbunden ist. Um eine umfassende Überwachung zu erreichen, ist die Linie mit Leitungs schutz geräten, multifunktion alen Mess-und Steuerungs instrumenten, Geräten zur Überwachung der Strom qualität ausgestattet. und drahtlose Temperatur messgeräte zur Echtzeit überwachung des elektrischen Schutzes, der Messung und der Temperatur der Leitung, und die Niederspannungs-seitlichen Stromschienen sind mit Lichtbogens chutz vorrichtungen ausgestattet.

Artikel	Pic	Modell	Funktion	Anwendung
Leitungs schutz		AM6-L	35 (10) KV-Stromkreis-und Spannungs schutz, nichte lekt rischer Schutz, Messung und automatische Steuer funktionen.	Leitungs schutz und Messung und Steuerung auf der Niederspannung seite der Booster Station
Leistungs qualitäts überwachungs gerät		APView500	Echtzeit-Überwachung der Leistungs qualität wie Spannungs abweichung, Frequenz abweichung, Drei phasen spannungs ausgleich, Spannungs schwankungen und Flimmern, Harmonische usw., zeichnen verschiedene Energie qualitäts ereignisse auf. und Störungs quellen lokalisieren.
Multifunktions-Energie messgerät		APM520	Es verfügt über eine vollständige Leistungs messung, eine harmonische Verzerrung srate, eine Statistik der Spannungs durchlauf rate, eine Statistik der Zeit teilung der elektrischen Energie, einen Ein-und Ausgang des Schalters, einen analogen Ein-und Ausgang.
Bus lichtbogen schutz		ARB6	Es ist geeignet, um das Lichtbogen lichtsignal und das Stroms ignal des Schalt schranks zu sammeln und die Öffnung aller Schalt schränke auf der eingehenden Linie, Bus bindung oder Bus zu steuern	Sammel schiene Schutz auf der Niederspannung seite der Booster Station
Drahtloser Temperatur sensor		ATE400	Überwachen Sie die Temperatur von Stromschienen und Kabel verbindungs punkten von 35kV und unter dem Spannungs verteilungs system und warnen Sie frühzeitig vor Temperatur anstieg.	Temp. Messung von Leitungs kontakten und Bus stangen auf der Niederspannung seite der Booster Station

Tabelle 1 Niederspannungs-Seitenlinie, Sammel schiene Schutz messung und Kontroll konfiguration

2.3 Haupt transformator Schutz messung und Steuerung

Nachdem die Stromer zeugung der Windkraft anlage von der Niederspannung seite zusammen geschlossen wurde, wird sie durch den Haupt transformator auf 110kV erhöht und an das Netz anges ch lossen. Der Haupt transformator ist mit Differentials chutz, hohem Backup-Schutz, niedrigem Backup-Schutz, nichte lekt rischem Schutz, Mess-und Steuergerät, Transformator-Temperatur regelung und Zahnrad-Sender ausgestattet, um den Schutz zu realisieren, mess-und Kontroll funktion des Haupt transformators und zentral isierte Gruppen bildschirm installation.

Tabelle 2 Haupt transformators chutz messung und Kontroll konfiguration

2.4 Messung und Steuerung des Hochspannung leitungs schutzes

Tabelle 3 110kV Leitungs schutz messung und Kontroll konfiguration

3. Windpark überwachungs system

Die Windpark überwachungs plattform realisiert die Überwachung, Steuerung und Verwaltung des Betriebs zustands des Windparks und der Echtzeit daten der Windkraft anlagen, verbessert die Zuverlässigkeit und Betriebs effizienz des Windparks, reduziert die Wartungs kosten und realisiert ein intelligentes Management.

Der Windpark erstreckt sich über eine relativ große Fläche, und die Ausrüstung ist verstreut. Das System hat relativ hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Daten kommunikation und die Echtzeit leistung. Wenn die Bedingungen dies zulassen, kann das redundante Ringnetz für die Daten erfassung und-kommunikation verwendet werden, und das drahtlose LORA-Verfahren kann auch zur Daten übertragung verwendet werden.

Abbildung 4 Diagramm des Windpark überwachungs systems

Die Daten der Zug lüfter einheit PLC und des Box transformators Mess-und Steuergeräts werden über das Glasfaser ring netzwerk auf den Daten server im Kontrollraum hochgeladen. und die Daten des umfassenden Automatisierung systems der Booster Station werden über das Ethernet auf den Daten server hochgeladen. Sender, DC-Systeme und andere intelligente Geräte sind mit der Kommunikation verwaltungs maschine verbunden, um Daten auf den Server hochzuladen.

3.1 Windpark überwachung

Umfassende Anzeige der grundlegenden Parameter des gesamten Windpark-Zug gebläses (einschl ießlich Wind geschwindigkeit, Leistung, Geschwindigkeit usw.) und kann die tägliche Stromer zeugung, monatliche Stromer zeugung realisieren, jährlich Die Überwachung der Stromer zeugung ist praktisch für die Echtzeit überwachung des Betriebs zustands des Zuglüfters.

3.2 Überwachung der Besatzung

Überwachen Sie die Parameter und den Steuers tatus jedes Steuer moduls in der Einheit, einschl ießlich: Pitch, Gieren, Getriebe, Generator, Hydraulik station, Motorraum, Wandler, Stromnetz, Sicherheits kette, Drehmoment, hauptwelle, Turm basis, Windmesser usw. Realisieren Sie die umfassende Anzeige von Parametern, Fehler und Trend diagramme jedes Moduls.

3.3 Echtzeit-Daten anzeige

Der Zugluft ventilator, Umspannwerke und andere Geräte im Windpark sind mit Sensoren und Überwachungs geräten ausgestattet, die die elektrischen Betriebs daten, Temperatur, vibrationen und andere Parameter der Ausrüstung in Echtzeit und geben rechtzeitig Warnungen im Falle von Anomalien.

3.4 Energie verwaltung

Die Anzeige von aktiven und reaktiven Parametern, die Steuerung und Anpassung von aktiver und Blindleistung und anderen Funktionen kann die Betriebs kosten von Unternehmen effektiv senken und Daten unterstützung für das Ziel der Energie einsparung und Emissions reduzierung bieten.

3.5 Produktions bericht

Anzeige-und Berichts funktionen für wichtige Parameter wie Windkraft, Windpark-Leistungs indikatoren und Einheit neue Energie, und unterstützen Statistiken über den Betrieb jeder Windpark ausrüstung nach der Zeit dimension (Tag, Monat und Jahr). Entsprechend der Abfrage methode von Tag, Monat und Jahr werden die wichtigen Parameter klass ifi ziert und nach Element gezählt, und der Bericht wird generiert.

3.6 Statistische Analyse

Unterstützen Sie eine Vielzahl statistischer Analyse funktionen, nutzen Sie den potenziellen Wert von Daten vollständig, bieten Sie energie sparende Optimierung lösungen, bieten Sie Entscheidung grundlage für Manager, das Management niveau von Unternehmen auf praktikable Weise verbessern und schließlich das Ziel der Energie einsparung, Emissions reduzierung und wissenschaft lichen Produktion erreichen. Die Analyse methoden umfassen: Fehlers tatistik, Leistungs kurve, Verfügbar keits statistik, Windrose diagramm, Wind geschwindigkeit leistungs bericht, monatliche und tägliche Nutzungs-und Ausfallzeit statistik usw.

Referenzen:

[1] Acrel Enterprise Micro grid Design und Anwendungs handbuch. Version 2022.05