Ágrip: Vindmyllugarðar eru ein af hreinum orkugjöfum og uppsett afkastageta þeirra hefur vaxið hratt á undanförnum árum. Vindmyllugarðar eru skipt í vindmyllugarða á landi og vindmyllugarða á hafi úti. Almennt eru þeir staðsettir á afskekktum stöðum, með dreifðum uppsetningum og erfiðu umhverfi. Þess vegna þurfa vindmyllugarðar fjarstýrt eftirlitskerfi til að auðvelda rekstrar- og viðhaldsstarfsfólki að stjórna rekstri vindmyllugarðsins á skilvirkari hátt.
Leitarorð: vindmyllugarður, miðlægt eftirlitskerfi, mæli- og stjórntæki fyrir spennikassa
1. Rafbúnaður fyrir vindorkuver
Efsta klefi hverrar rafstöðvar er búinn túrbínuaflsvél og framendinn er með stillanlegu viftublaði. Kerfið getur stillt halla viftublaðsins eftir mismunandi vindskilyrðum. Almennur hraði viftublaðsins er 10-15 snúningar á mínútu og hægt er að stilla hraðann í gegnum gírkassann á 1500 snúningar á mínútu til að knýja rafstöðina. Iðnaðar PLC er einnig stillt í vélarýminu til að stjórna og safna tengdum gögnum. Vindhraði, vindátt, snúningshraði, virkt afl og hvarfgjörn aflsframleiðslunnar og önnur tengd gögn eru safnað í gegnum PLC og rafstöðin er stjórnað í rauntíma með söfnuðum gögnum. Á landi er kassaspennibúnaður settur upp neðst á vindturninum til að sjá um uppörvun og samþættingu. Samkvæmt afli og landfræðilegum aðstæðum eru margar vindmyllur uppörvaðar einu sinni og tengdar samsíða til að komast í uppörvunarstöðina og senda rafmagn til raforkukerfisins. Rafmagnslínurit vindorkuversins er sýnt á mynd 1. Spennan sem viftan gefur frá sér er almennt 0,69 kV, sem er aukin í 10 kV eða 35 kV af kassaspenni. Eftir endurteknar samsíða tengingar eru þær tengdar við lágspennuhliðarstraumrás upphleðslustöðvarinnar og síðan auknar í 110 kV eða hærra af aðalspenni inn í raforkukerfið.
Ólíkt vindorku á landi, vegna erfiðs umhverfis vindorku á hafi úti (mikill raki, mikil saltþéttleiki), er þurrspennirinn, sem notaður er til aðalörvunar, samþættur í vélarrými viftunnar, sem leysir ekki aðeins vandamálið með alla fótspor einingarinnar, heldur kemur í veg fyrir erfiðleika við verndun spennisins sem stafar af því að setja spenninn lægra upp.
Mynd 1 Skýringarmynd af rafmagnsleiðslu vindorkuversins
2. Verndar-, mæli- og stjórnbúnaður fyrir vindorkuver
Frá orkuframleiðslu vindmyllu - spennubreyti fyrir hvatakassa - samrennsli - hvatastöðvar, meðalspennustraumteina - aðalspennubreyti - hvatastöðvar, háspennustraumteina - háspennuinnstunga - tenging við raforkukerfið, þarf að auka spennuna tvisvar áður en hún er tengd raforkukerfinu. Raforkukerfið er með mikinn fjölda og gerðir af rafbúnaði og öll bilun í hvaða tengingu sem er mun hafa áhrif á eðlilegan rekstur vindmyllugarðsins. Þess vegna er nauðsynlegt að setja upp verndar-, mæli- og stjórnbúnað í öllum tengjum vindmyllugarðsins til að fylgjast ítarlega með rekstrarstöðu vindmyllugarðsins. Mynd 2 er skýringarmynd af uppsetningu verndar-, mæli- og stjórnbúnaðar vindmyllugarðsins.
Mynd 2 Uppsetningarmynd af mæli- og stjórnbúnaði fyrir vernd vindorkuver
2.1 Mæli- og stjórntæki fyrir kassaspenni
Til að draga úr línutapi í vindorkuverum á landi er 0,69/35(10)kV kassagerð örvunarstöð almennt sett upp við hliðina á vindmyllunni. Fjarlægðin milli vindmyllanna í vindorkuverinu er hundruð metra, sem er langt frá miðlægu stjórnstöðinni. Upphleðsluspennarnir eru staðsettir á opnu svæði og náttúrulegt umhverfi er tiltölulega erfitt, sem gerir handvirka skoðun erfiða. Mæli- og stjórnbúnaður kassagerðarinnar er kjarninn í eftirlitskerfi vindorkuversins, sem gerir kleift að stjórna kassagerðinni með snjallri stjórnun. Mæli- og stjórnbúnaður kassagerðarinnar getur verndað og fylgst með vindorkuverinu með fjarlægð, nýtt sér að fullu virkni „fjarstýrðra merkjasendinga, fjarmælinga, fjarstýringar og fjarstýrðrar stillingar“ og bætt verulega skilvirkni reksturs og viðhalds vindorkuversins.
Mynd 3 Mæli- og stjórntæki fyrir vindorkuver
AM6-PWC kassagerð spennivörnarmæli- og stjórnbúnaðurinn er samþættur búnaður sem samþættir vernd, mælingar og stjórn og samskipti fyrir mismunandi kröfur vindorku- og sólarorkuvera. Virkniuppsetning hans er sýnd í töflunni hér að neðan.
| Nafn | Aðalhlutverk |
| Fjarmæling | Mæling á loftstreymi: Þriggja fasa straumur, þriggja fasa spenna, tíðni, aflstuðull, virkt afl, viðbragðsafl |
| 6 rásir straumur, 6 rásir spenna | |
| Jafnstraumsmæling: samtals 4 rásir Staðlaðar 2 rásir 4-20mA eða 2 rásir 5V DC Staðlað 2 rása hitaviðnám (tveggja víra eða þriggja víra kerfi) | |
| Fjarlægðarmerkjagjöf | 29 rásir með opnum inntaki, þar af eru fyrstu 10 rásirnar fastar sem inntak án rafmagnsverndar |
| Fjarstýring | 6 rása rafleiðaraútgangar fyrir verndarútgang eða venjulegan fjarstýringarútgang |
| Vernd | Vernd án rafmagns: Létt gas, þungt gas, hátt hitastig, mjög hátt hitastig, lágt olíustig spenni, hefðbundin vernd fyrir þrýstijafnara: þriggja þrepa straumvörn, núllraðar straumvörn, yfirspennuvörn, lágspennuvörn; núllraðar yfirspennuvörn |
| Samskipti | 2 sjálfgræðandi ljósleiðarasamskiptaviðmót, sem geta myndað ljósleiðarahringkerfi |
| Ethernet samskiptaviðmót 3 rásir (valfrjálst, vinsamlegast tilgreinið við pöntun) | |
| 4 RS485 samskiptatengi | |
| Umbreyting samskiptareglna | 4 rásar stillanleg RS485 samskiptaviðmót, frjáls stilling og umbreyting á ýmsum samskiptareglum |
| Upptaka | Skráðu síðustu 35 slysin og 50 aðgerðaskrár |
2.2 Mælingar og stjórnun á lágspennuhliðarlínu- og straumlínuvernd
Margar vindmyllur eru fyrst spenntar upp í 35 (10) kV og síðan tengdar samsíða til að mynda rafrás sem er tengd við lágspennuhliðarstraumleiðara upphleðslustöðvarinnar. Til að ná fram alhliða eftirliti er línan búin línuverndarbúnaði, fjölnota mæli- og stjórntækjum, eftirlitsbúnaði fyrir aflgæði og þráðlausum hitamælitækjum til að framkvæma rauntímaeftirlit með rafmagnsvörn, mælingum og hitastigi línunnar, og lágspennuhliðarstraumleiðararnir eru búnir bogaverndarbúnaði.
| Vara | Mynd | Fyrirmynd | Virkni | Umsókn |
| línuvernd |  | AM6-L | 35 (10) kV straum- og spennuvernd fyrir rafrásir, vernd sem ekki tengist rafmagni, mælingar og sjálfvirkar stjórnaðgerðir. | línuvernd og mælingar og stjórnun á lágspennuhlið spennugjafarstöðvarinnar |
| Tæki til að fylgjast með gæðum raforku |  | APView500 | Rauntímavöktun á aflgæði eins og spennufráviki, tíðnifráviki, þriggja fasa spennuójafnvægi, spennusveiflum og flökti, yfirtónum o.s.frv., skráir ýmsa atburði í aflgæði og staðsetur truflanauppsprettur. | |
| fjölnota orkumælir |  | APM520 | Það hefur fulla aflmælingu, harmoníska röskunartíðni, tölfræði um spennuhraða, tölfræði um tímaskiptingu raforku, rofainntak og -úttak, hliðrænt inntak og úttak. | |
| vernd gegn strætóboga |  | ARB6 | Það er hentugt til að safna ljósbogamerki og straummerki rofaskápsins og stjórna opnun allra rofaskápa á innkomandi línu, rútutengingu eða rútu. | Strætislínuvörn á lágspennuhlið spennustýristöðvarinnar |
| þráðlaus hitaskynjari |  | ATE400 | Fylgist með hitastigi straumleiðara og tengipunkta kapalsins í dreifikerfum með spennu 35 kV og lægra og varið við hækkun hitastigs snemma. | Hitamælingar á línutengjum og straumskínum á lágspennuhlið spennugjafarstöðvarinnar |
Tafla 1 Lágspennuhliðarlína, mælingar og stýringarstillingar fyrir straumleiðaravernd
2.3 Mælingar og stjórnun á aðalspennubreytivernd
Eftir að raforkuframleiðsla vindmyllunnar hefur verið tengd við lágspennuhliðarstraumleiðarann er hún spennt upp í 110kV í gegnum aðalspenninn og tengd við raforkukerfið. Aðalspenninn er búinn mismunavörn, vörn gegn mikilli afritun, vörn gegn lágum afritun, vörn gegn rafmagnsleysi, vörn gegn rafmagnsleysi, mæli- og stjórnbúnaði, hitastýringu spenni og gírsender til að ná fram verndar-, mælinga- og stjórnunarvirkni aðalspennisins og uppsetningu á miðlægum hópskjá.
| Vara | Mynd | Fyrirmynd | Virkni | Umsókn |
| mismunadrifsvörn |  | AM6-D2 | Mismunavörn á báðum hliðum aðalspennisins | aðalspennibúnaður fyrir hvatastöðvar |
| Há- og lágspennuhliðaröryggisvörn | AM6-TB | Þriggja þrepa fasa-til-fasa ofstraumur, tveggja þrepa núllröð ofstraumur, tveggja þrepa bilsvörn gegn yfirstraumi, samsett spennublokkun, tveggja þrepa núllröð yfirspennuvörn, stjórn á rofa | aðalspennibúnaður fyrir hvatastöðvar | |
| rafmagnslaus vernd | AM6-FD | Þungt gas, létt gas, ofhitnun, þrýstingslosunarvörn og viðvörun | aðalspennibúnaður fyrir hvatastöðvar | |
| mæli- og stjórntæki | AM6-K | Fjarmæling, fjarstýrð merkjagjöf, fjarstýring | aðalspennibúnaður fyrir hvatastöðvar | |
| hitasenda | ARTM-8L | Fylgjast með aðalspennisvindu og olíuhita | aðalspennibúnaður fyrir hvatastöðvar |
Tafla 2 Mælingar og stýringarstillingar fyrir aðalspennubreyti
2.4 Mælingar og stjórnun á háspennulínuvörn
Rafmagnið sem vindmyllugarðurinn framleiðir er tvöfalt aukið upp í 110 kV og síðan tengt við raforkukerfið. 110 kV línan er búin ljósleiðaramismunarvörn, fjarlægðarvörn, eyðingarvörn og mæli- og stjórnbúnaði.
| Vara | Mynd | Fyrirmynd | Virkni | Umsókn |
| hlífðarbúnaður | | AM6-LD | Mismunadreifingarbúnaður fyrir ljósleiðara | báðum megin við línuna |
| AM6-L2 | Fjarlægð milli fasa/jarðar, yfirstraumur í núllröð, staðsetning bilunar o.s.frv. | þessi hlið | ||
| AM6-K | Fjarmæling, fjarstýrð merkjagjöf, fjarstýring | |||
| AM5SE-IS | Öryggisbúnaður gegn eyjaskiptum, þegar ytra rafmagn er aftengt frá rafmagninu | |||
| Tæki til að fylgjast með gæðum raforku | | APView500 | Rauntímaeftirlit með gæðum raforku eins og spennufráviki, tíðnifráviki, Þriggja fasa spennuójafnvægi, spennusveiflur og blikk, yfirtónar o.s.frv. skrá ýmsa atburði í rafmagnsgæðum og staðsetja truflanir. | þessi hlið |
Tafla 3 Mælingar og stýringarstillingar fyrir 110kV línuvernd
3. Eftirlitskerfi vindorkuvera
Eftirlitsvettvangur vindmyllustöðvarinnar gerir kleift að fylgjast með, stjórna og stjórna rekstrarstöðu vindmyllustöðvarinnar og rauntíma gögnum um vindmyllurnar, bæta áreiðanleika og rekstrarhagkvæmni vindmyllustöðvarinnar, draga úr viðhaldskostnaði og gera greinda stjórnun mögulega.
Vindmyllugarðurinn nær yfir tiltölulega stórt svæði og búnaðurinn er dreifður. Kerfið hefur tiltölulega miklar kröfur um áreiðanleika gagnasamskipta og rauntímaafköst. Ef aðstæður leyfa er hægt að nota ljósleiðara-hringnet til gagnasöfnunar og samskipta og einnig er hægt að nota þráðlausa LORA-aðferðina til gagnaflutnings.
Mynd 4 Skýringarmynd af eftirlitskerfi vindorkuvera
Gögnum úr PLC-stýringu viftubúnaðarins og mæli- og stjórnbúnaði spennikassans er hlaðið inn á gagnaþjóninn í stjórnherberginu í gegnum ljósleiðarahringnetið, og gögnum úr alhliða sjálfvirknikerfi hvatastöðvarinnar er hlaðið inn á gagnaþjóninn í gegnum Ethernet-netið. Sendarar, jafnstraumskerfi og önnur snjalltæki eru tengd við samskiptastjórnunarvélina til að hlaða gögnum inn á þjóninn.
3.1 Eftirlit með vindorkuverum
Ítarleg birting á grunnbreytum alls vindorkuframleiðslutækisins (þar á meðal vindhraða, afl, hraði o.s.frv.) og getur áttað sig á daglegri orkuframleiðslu, mánaðarlegri orkuframleiðslu og árlegri eftirliti með orkuframleiðslunni. Eftirlit með orkuframleiðslunni er þægilegt fyrir rauntíma eftirlit með rekstrarstöðu vindorkuframleiðslutækisins.
3.2 Eftirlit með áhöfn
Fylgist með breytum og stjórnunarstöðu hverrar stjórneiningar í einingunni, þar á meðal: halla, sveiflu, gírkassa, rafstöð, vökvakerfi, vélarrúmi, breyti, rafmagnsneti, öryggiskeðju, togkrafti, aðalás, turngrunni, vindmæli o.s.frv. Fáðu yfirgripsmikla birtingu breytna, bilana og þróunargrafa fyrir hverja einingu.
3.3 Sýning gagna í rauntíma
Vindorkuverið, spennistöðvar og annar búnaður eru búin skynjurum og eftirlitsbúnaði sem getur safnað rekstrargögnum um rafmagnsþætti, hitastig, titring og aðra breytur búnaðarins í rauntíma og gefið tímanlega viðvaranir ef upp koma frávik.
3.4 Orkustjórnun
Sýning virkra og hvarfgjarnra breytna, stjórnun og aðlögun virkrar og hvarfgjarnrar orku og annarra aðgerða getur á áhrifaríkan hátt dregið úr rekstrarkostnaði fyrirtækja og veitt gagnaaðstoð til að ná markmiði um orkusparnað og losunarlækkun.
3.5 Framleiðsluskýrsla
Birta og tilkynna skýrslur um mikilvægar breytur eins og vindorku, afköst vindorkuvera og nýja orkueiningu, og styðja tölfræði um rekstur hvers vindorkuverbúnaðar eftir tímavídd (dagur, mánuður og ár). Samkvæmt fyrirspurnaraðferð dags, mánaðar og árs eru mikilvægar breytur flokkaðar og taldar eftir liðum og skýrslan er búin til.
3.6 Tölfræðileg greining
Styðjið fjölbreyttar tölfræðilegar greiningaraðgerðir, nýttu til fulls hugsanlegt gildi gagna, veittu lausnir til að hámarka orkusparnað, veittu stjórnendum ákvarðanatökugrundvöll, bættu stjórnunarstig fyrirtækja á raunhæfan hátt og náðu að lokum markmiðum um orkusparnað, losunarlækkun og vísindalega framleiðslu. Greiningaraðferðirnar fela í sér: bilanatölfræði, aflsferil, framboðstölfræði, vindrósarit, vindhraðaaflsskýrslu, mánaðarlega og daglega nýtingu og niðurtímatölfræði o.s.frv.
Heimildir:
[1] Handbók um hönnun og notkun Acrel Enterprise örnets. Útgáfa 2022.05
Birtingartími: 6. maí 2025