Solução de sistema de monitoramento centralizado para parques eólicos

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

Jiangsu Acrel Elétrica MFG Co. Ltd

Resumo:Como uma das fontes de energia limpa, a capacidade instalada dos parques eólicos cresceu rapidamente nos últimos anos. Os parques eólicos são divididos em parques eólicos onshore e parques eólicos offshore. Geralmente, eles estão localizados em locais remotos, com instalações dispersas e ambientes hostis. Portanto, os parques eólicos precisam de um sistema de monitoramento remoto para facilitar a operação e o pessoal de manutenção para gerenciar as operações dos parques eólicos com mais eficiência.

Palavra chave:Parque eólico, sistema de monitoramento centralizado, caixa de medição do transformador e dispositivo de controle

1. equipamento elétrico para parques eólicos

A cabine superior de cada conjunto gerador é equipada com um gerador de turbina, e a extremidade dianteira é uma pá de ventilador ajustável. O sistema pode ajustar o ângulo de inclinação da lâmina do ventilador de acordo com diferentes condições de vento. A velocidade geral da lâmina do ventilador é de 10-15 pontos rpm, através da caixa de velocidades pode ser ajustada a 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 relacionados. A velocidade do vento, a direção do vento, a velocidade de rotação, a potência ativa e a potência reativa da geração de energia e outros dados relacionados são coletados através do PLC, e o gerador é controlado em tempo real através dos dados coletados. Em terra, um transformador de caixa é instalado na parte inferior da torre eólica para ser responsável por aumentar e convergir. De acordo com a energia e as condições geográficas, várias turbinas eólicas são impulsionadas uma vez e conectadas em paralelo para convergir para a subestação de reforço. Envie eletricidade para a rede. O diagrama de fiação elétrica do parque eólico é mostrado na Figura 1. A tensão emitida pelo ventilador é geralmente de 0,69 kV, que é aumentada para 10kV ou 35kV pelo transformador de caixa. Após múltiplas confluências paralelas, eles são conectados ao barramento lateral de baixa tensão da subestação step-up e, em seguida, aumentados para 110kV ou mais pelo transformador principal. Na rede elétrica.

Diferente da energia eólica onshore, devido ao ambiente hostil da energia eólica offshore (alta umidade, alta densidade de sal), o transformador de tipo seco utilizado para o reforço primário está integrado no compartimento do motor do ventilador de corrente de ar, o que não só resolve o problema da pegada de toda a unidade, Mas também evita a dificuldade de proteção causada pela instalação do transformador em uma posição inferior.

Figura 1 Diagrama esquemático da fiação elétrica do parque eólico

2. proteção e medição e controle de equipamentos para parques eólicos

Da geração de energia da turbina eólica-transformador de caixa de reforço-confluência-estação de reforço de média tensão-transformador principal-estação de reforço de alta tensão-saída de alta tensão-conexão de rede, o meio precisa ser aumentado duas vezes antes de ser fundido na rede. A rede elétrica tem um grande número e tipos de equipamentos elétricos, E qualquer falha em qualquer link afetará a operação normal do parque eólico. Portanto, é necessário configurar dispositivos de proteção e medição e controle em todas as ligações do parque eólico para monitorar de forma abrangente o status operacional do parque eólico. A Figura 2 é um diagrama esquemático da configuração dos dispositivos de proteção e medição e controle do parque eólico.

Figura 2 Diagrama de configuração de dispositivos de medição e controle de proteção para parques eólicos

2.1 Dispositivo de medição e controle do transformador de caixa

A fim de reduzir a perda de linha em parques eólicos onshore, uma estação de reforço tipo caixa de 0,69/35(10)kV é geralmente instalada próxima à turbina eólica. A distância entre as turbinas eólicas no parque eólico é de centenas de metros, que fica longe da sala de controle central. Os transformadores step-up estão localizados em campo aberto, e o ambiente natural é relativamente duro, o que torna a inspeção manual difícil. O dispositivo de medição e controle do transformador tipo caixa é a parte central do sistema de monitoramento do parque eólico, que realiza o gerenciamento inteligente do transformador tipo caixa. O dispositivo de medição e controle da caixa pode proteger e monitorar remotamente a estação de caixa de energia eólica, realizar plenamente as funções de "sinalização remota, telemetria, controle remoto e ajuste remoto", e melhorar significativamente a eficiência da operação e manutenção do parque eólico.

Figura 3 Caixa de parque eólico-dispositivo de medição e controle de estação

O dispositivo de medição e controle de proteção do transformador do tipo caixa AM6-PWC é um dispositivo integrado que integra proteção, medição e controle e comunicação para diferentes requisitos de energia eólica e transformadores fotovoltaicos. Sua configuração funcional é mostrada na tabela abaixo.

2.2 Linha lateral de baixa tensão e medição e controle de proteção de barramento

Múltiplas turbinas eólicas são impulsionadas para 35 (10) kV pela primeira vez e então conectadas em paralelo para formar um circuito conectado à barra coletora lateral de baixa tensão da subestação de elevação.. A fim de alcançar um monitoramento abrangente, a linha está equipada com dispositivos de proteção de linha, instrumentos de medição e controle multifuncionais, dispositivos de monitoramento de qualidade de energia, e dispositivos de medição de temperatura sem fio para realizar o monitoramento em tempo real da linha de proteção elétrica, medição e temperatura, e os barramentos laterais de baixa tensão estão equipados com dispositivos de proteção de arco.

Item	Pic	Modelo	Função	Aplicação
Proteção de linha		AM6-L	35 (10) kV circuito de corrente e tensão de proteção, proteção não elétrica, medição e funções de controle automático.	Linha de proteção e medição e controle no lado de baixa tensão da estação de reforço
Dispositivo de monitoramento de qualidade de energia		APView500	Monitoramento em tempo real da qualidade da energia, como desvio de tensão, desvio de frequência, desequilíbrio de tensão trifásica, flutuação de tensão e cintilação, harmônicos, etc., registro de vários eventos de qualidade de energia, e localizar fontes de perturbação.
Medidor de energia multifuncional		APM520	Possui medição de potência total, taxa de distorção harmônica, estatísticas de taxa de passagem de tensão, estatísticas de energia elétrica de compartilhamento de tempo, entrada e saída do interruptor, entrada e saída analógica.
Proteção de arco de ônibus		ARB6	É adequado para coletar o sinal de luz de arco e o sinal de corrente do armário do interruptor e controlar a abertura de todos os gabinetes de interruptor na linha de entrada, empate de ônibus ou ônibus	Proteção de barramento no lado de baixa tensão da estação de reforço
Sensor de temperatura sem fio		ATE400	Monitore a temperatura dos barramentos e pontos de conexão de cabos de 35kV e abaixo do sistema de distribuição de tensão e aviso prévio de aumento de temperatura.	Temp. Medição de contatos de linha e barras de barramento no lado de baixa tensão da estação de reforço

Tabela 1 Linha lateral de baixa tensão, medição de proteção de barramento e configuração de controle

2.3 Medição e controle de proteção do transformador principal

Depois que a geração de energia da turbina eólica é confluenciada pelo barramento lateral de baixa tensão, ela é aumentada para 110kV através do transformador principal e conectada à rede. O transformador principal está equipado com proteção diferencial, alta proteção de backup, baixa proteção de backup, proteção não elétrica, dispositivo de medição e controle, controle de temperatura do transformador e transmissor de engrenagem para realizar a proteção, função de medição e controle do transformador principal e instalação de tela de grupo centralizado.

Tabela 2 Medição de proteção do transformador principal e configuração de controle

2.4 Linha de alta tensão de medição e controle de proteção

Tabela 3 configuração de controle e medição de proteção de linha 110kV

3. sistema de monitoramento do parque eólico

A plataforma de monitoramento do parque eólico realiza o monitoramento, controle e gerenciamento do status operacional do parque eólico e os dados em tempo real das turbinas eólicas, melhora a confiabilidade e a eficiência da operação do parque eólico, reduz os custos de manutenção e realiza uma gestão inteligente.

O parque eólico cobre uma área relativamente grande e o equipamento está espalhado. O sistema tem requisitos relativamente altos para confiabilidade de comunicação de dados e desempenho em tempo real. Se as condições permitirem, a rede de anel redundante de fibra óptica pode ser usada para coleta e comunicação de dados, e o método sem fio LORA também pode ser usado para transmissão de dados.

Figura 4 Diagrama do sistema de monitoramento de parques eólicos

Os dados da unidade do ventilador de tiragem PLC e o dispositivo de medição e controle do transformador da caixa são carregados no servidor de dados na sala de controle através da rede de anel de fibra óptica, e os dados do sistema de automação abrangente da estação de reforço são carregados no servidor de dados por meio da Ethernet. Transmissores, sistemas DC e outros dispositivos inteligentes são conectados à máquina de gerenciamento de comunicação para fazer upload de dados para o servidor.

3.1 Monitoramento de parques eólicos

Exibição abrangente dos parâmetros básicos de todo o ventilador de tração do parque eólico (incluindo velocidade do vento, potência, velocidade, etc.) e pode realizar a geração diária de energia, geração mensal de energia, anual O monitoramento da geração de energia é conveniente para o monitoramento em tempo real do status operacional do ventilador de tiragem.

3.2 Monitoramento da tripulação

Monitore os parâmetros e o status de controle de cada módulo de controle na unidade, incluindo: passo, guinada, caixa de câmbio, gerador, estação hidráulica, sala de máquinas, conversor, rede elétrica, corrente de segurança, torque, eixo principal, base da torre, medidor de vento, etc. Perceba a exibição abrangente de parâmetros, Falhas e gráficos de tendência de cada módulo.

3.3 Exibição de dados em tempo real

O ventilador de tração, as subestações e outros equipamentos do parque eólico estão equipados com sensores e equipamentos de monitoramento, que podem coletar os dados elétricos operacionais, temperatura, vibração e outros parâmetros do equipamento em tempo real, e dar avisos oportunos em caso de anormalidades.

3.4 Gestão de energia

A exibição de parâmetros ativos e reativos, o controle e o ajuste da potência ativa e reativa e outras funções podem efetivamente reduzir os custos operacionais das empresas e fornecer suporte de dados para o objetivo de conservação de energia e redução de emissões.

3.5 Relatório de produção

Exibir e relatar funções de relatório para parâmetros importantes, como energia eólica, indicadores de desempenho de parques eólicos e energia nova da unidade, e estatísticas de suporte da operação de cada equipamento de parque eólico de acordo com a dimensão de tempo (dia, mês e ano). 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

Apoie uma variedade de funções de análise estatística, aproveite totalmente o valor potencial dos dados, forneça soluções de otimização de economia de energia, forneça base de tomada de decisão para gerentes, melhorar o nível de gestão das empresas de forma viável e, finalmente, atingir o objetivo de economia de energia, redução de emissões e produção científica. Os métodos de análise incluem: estatísticas de falhas, curva de potência, estatísticas de disponibilidade, diagrama de rosa do vento, relatório de potência de velocidade do vento, estatísticas de utilização e inatividade mensais e diárias, etc.

Referências:

[1] Projeto de Microrrede da Empresa Acrel e Manual de Aplicação. Versão 2022.05