Sammendrag: Som en av de rene energikildene har den installerte kapasiteten til vindparker vokst raskt de siste årene. Vindparker er delt inn i landbaserte vindparker og havbaserte vindparker. Vanligvis ligger de på avsidesliggende steder, med spredte installasjoner og tøffe miljøer. Derfor trenger vindparker et fjernovervåkingssystem for å gjøre det lettere for drifts- og vedlikeholdspersonell å administrere vindparkdriften mer effektivt.
Nøkkelord: vindpark, sentralisert overvåkingssystem, måle- og kontrollenhet for bokstransformatorer
1. Elektrisk utstyr for vindparker
Den øverste kabinen på hvert generatorsett er utstyrt med en turbingenerator, og frontenden er et justerbart vifteblad. Systemet kan justere viftebladets hellingsvinkel i henhold til forskjellige vindforhold. Den generelle hastigheten på viftebladet er 10-15 o/min, og gjennom girkassen kan hastigheten justeres til 1500 o/min for å drive generatoren. En industriell PLS er også konfigurert i maskinrommet for kontroll og relatert datainnsamling. Vindhastighet, vindretning, rotasjonshastighet, aktiv effekt og reaktiv effekt for kraftproduksjon og andre relaterte data samles inn gjennom PLS-en, og generatoren styres i sanntid gjennom de innsamlede dataene. På land er en bokstransformator installert nederst på vindtårnet for å være ansvarlig for boosting og konvergering. I henhold til effekt- og geografiske forhold boostes flere vindturbiner én gang og kobles parallelt for å konvergere til boosting-transformatorstasjonen. Send strøm til nettet. Det elektriske koblingsskjemaet for vindparken er vist i figur 1. Spenningen som sendes ut av viften er vanligvis 0,69 kV, som økes til 10 kV eller 35 kV av bokstransformatoren. Etter flere parallelle sammenkoblinger kobles de til lavspenningssidesamleskinnen på oppstartsstasjonen, og deretter økes til 110 kV eller høyere av hovedtransformatoren og inn i strømnettet.
I motsetning til landbasert vindkraft, på grunn av det tøffe miljøet til havbasert vindkraft (høy luftfuktighet, høy salttetthet), er tørrtransformatoren som brukes til primærforsterkning integrert i motorrommet til avtrekksviften. Dette løser ikke bare problemet med hele enhetens fotavtrykk, men unngår også vanskeligheten med beskyttelse forårsaket av å installere transformatoren på en lavere plassering.
Figur 1 Skjematisk diagram av elektrisk kabling av vindpark
2. Beskyttelses-, måle- og kontrollutstyr for vindparker
Fra vindturbinkraftproduksjon - boosterbokstransformator - samløp - boosterstasjon mellomspenningssamleskinne - hovedtransformator - boosterstasjon høyspenningssamleskinne - høyspenningsuttak - nettforbindelse, må midten boostes to ganger før den kobles til nettet. Strømnettet har et stort antall og mange typer elektrisk utstyr, og enhver feil i en hvilken som helst kobling vil påvirke vindparkens normale drift. Derfor er det nødvendig å sette opp beskyttelses-, måle- og kontrollenheter i alle koblinger i vindparken for å overvåke vindparkens driftsstatus grundig. Figur 2 er et skjematisk diagram av konfigurasjonen av beskyttelses-, måle- og kontrollenhetene til vindparken.
Figur 2 Konfigurasjonsdiagram for måle- og kontrollenheter for beskyttelse for vindparker
2.1 Måle- og kontrollenhet for bokstransformator
For å redusere linjetap i landbaserte vindparker, installeres vanligvis en 0,69/35(10) kV bokstype boosterstasjon ved siden av vindturbinen. Avstanden mellom vindturbinene i vindparken er hundrevis av meter, noe som er langt unna det sentrale kontrollrommet. Step-up-transformatorene er plassert i det åpne feltet, og det naturlige miljøet er relativt tøft, noe som gjør manuell inspeksjon vanskelig. Måle- og kontrollenheten til bokstypetransformatoren er kjernedelen av overvåkingssystemet til vindparken, som realiserer intelligent styring av bokstypetransformatoren. Boksstasjonens måle- og kontrollenhet kan beskytte og fjernovervåke vindkraftboksstasjonen, fullt ut realisere funksjonene "fjernsignalering, telemetri, fjernkontroll og fjernjustering", og forbedre effektiviteten til drift og vedlikehold av vindparken betraktelig.
Figur 3 Måle- og kontrollenhet for vindparkboksstasjon
AM6-PWC bokstype måle- og kontrollenheten for transformatorbeskyttelse er en integrert enhet som integrerer beskyttelse, måling og kontroll, samt kommunikasjon for ulike krav til vindkraft- og solcelletransformatorer. Den funksjonelle konfigurasjonen er vist i tabellen nedenfor.
| Navn | Hovedfunksjon |
| Fjernmåling | AC-måling: Trefasestrøm, trefasespenning, frekvens, effektfaktor, aktiv effekt, reaktiv effekt |
| 6 kanaler strøm, 6 kanaler spenning | |
| DC-måling: totalt 4 kanaler Standard 2 kanaler 4–20 mA eller 2 kanaler 5 V DC Standard 2-kanals termisk motstand (to- eller tre-trådssystem) | |
| Fjernsignalering | 29 kanaler med åpen inngang, hvorav de første 10 kanalene er faste som ikke-strømforsynt signalinngang |
| Fjernkontroll | 6 kanalers reléutganger for beskyttelsesutgang eller vanlig fjernkontrollutgang |
| Beskyttelse | Ikke-strømbeskyttelse: Lett gass, tung gass, høy temperatur, ultrahøy temperatur, lavt transformatoroljenivå, konvensjonell beskyttelse for trykkavlastningsventil: tretrinns strømbeskyttelse, nullsekvensstrømbeskyttelse, overspenningsvern, lavspenningsvern; nullsekvensoverspenningsvern |
| Kommunikasjon | 2 selvreparerende optiske fiberkommunikasjonsgrensesnitt, som kan danne optiske fiberringnettverk |
| Ethernet-kommunikasjonsgrensesnitt 3 kanaler (valgfritt, vennligst spesifiser ved bestilling) | |
| 4 RS485-kommunikasjonsporter | |
| Protokollkonvertering | 4-kanals konfigurerbart RS485-kommunikasjonsgrensesnitt, fri konfigurasjon og konvertering av forskjellige protokoller |
| Rekord | Registrer de siste 35 ulykkene og 50 handlingsrapportene |
2.2 Måling og kontroll av lavspenningsbeskyttelse på sidelinjen og samleskinne
Flere vindturbiner blir forsterket til 35 (10) kV for første gang og deretter koblet parallelt for å danne en krets koblet til lavspenningssidesamleskinnen på oppstartsstasjonen. For å oppnå omfattende overvåking er linjen utstyrt med linjevernenheter, multifunksjonelle måle- og kontrollinstrumenter, nettkvalitetsovervåkingsenheter og trådløse temperaturmålere for å realisere sanntidsovervåking av linjens elektriske beskyttelse, måling og temperatur, og lavspenningssidesamleskinnene er utstyrt med lysbuevernenheter.
| Punkt | Bilde | Modell | Funksjon | Søknad |
| linjebeskyttelse |  | AM6-L | 35 (10) kV strøm- og spenningsvern, ikke-elektrisk beskyttelse, måle- og automatiske kontrollfunksjoner. | linjebeskyttelse og måling og kontroll på lavspenningssiden av boosterstasjonen |
| Enhet for overvåking av strømkvalitet |  | APView500 | Sanntidsovervåking av strømkvalitet, som spenningsavvik, frekvensavvik, trefasespenningsubalanse, spenningssvingninger og flimmer, harmoniske svingninger osv., registrerer ulike hendelser i strømkvaliteten og lokaliserer forstyrrelseskilder. | |
| multifunksjons energimåler |  | APM520 | Den har full effektmåling, harmonisk forvrengningsrate, statistikk for spenningsgjennomgangsrate, tidsdelingsstatistikk for elektrisk energi, bryterinngang og -utgang, analog inngang og utgang. | |
| beskyttelse mot bueformede busser |  | ARB6 | Den er egnet for å samle inn lysbuesignalet og strømsignalet fra koblingsskapet, og for å kontrollere åpningen av alle koblingsskap på innkommende linje, samlebånd eller buss. | samleskinnebeskyttelse på lavspenningssiden av boosterstasjonen |
| trådløs temperatursensor |  | ATE400 | Overvåk temperaturen på samleskinner og kabeltilkoblingspunkter i distribusjonssystemer med spenning på 35 kV og lavere, og gi tidlig varsling om temperaturstigning. | temperaturmåling av linjekontakter og samleskinner på lavspenningssiden av boosterstasjonen |
Tabell 1 Lavspenningssidelinje, måle- og kontrollkonfigurasjon for samleskinnebeskyttelse
2.3 Måling og kontroll av hovedtransformatorbeskyttelse
Etter at vindturbinens kraftproduksjon er koblet sammen med lavspenningssideskinnen, økes spenningen til 110 kV gjennom hovedtransformatoren og kobles til strømnettet. Hovedtransformatoren er utstyrt med differensialbeskyttelse, høy backup-beskyttelse, lav backup-beskyttelse, ikke-elektrisk beskyttelse, måle- og kontrollenhet, transformatortemperaturkontroll og girtransmitter for å realisere hovedtransformatorens beskyttelses-, måle- og kontrollfunksjon, og sentralisert gruppeskjerminstallasjon.
| Punkt | Bilde | Modell | Funksjon | Søknad |
| differensialbeskyttelsesenhet |  | AM6-D2 | Differensialbeskyttelse på begge sider av hovedtransformatoren | hovedtransformator for boosterstasjon |
| Høy- og lavspenningssidebackupbeskyttelse | AM6-TB | Tretrinns fase-til-fase overstrøm, totrinns nullsekvensoverstrøm, to-trinns overstrømsbeskyttelse med mellomrom, kompositt spenningsblokkering, to-trinns nullsekvensoverspenningsvern, kontroll av effektbryter | hovedtransformator for boosterstasjon | |
| ikke-elektrisk beskyttelse | AM6-FD | Tung gass, lett gass, overtemperatur, trykkutløsningsbeskyttelse og alarm | hovedtransformator for boosterstasjon | |
| måle- og kontrollenhet | AM6-K | Fjernmåling, fjernsignalering, fjernkontroll | hovedtransformator for boosterstasjon | |
| temperatursender | ARTM-8L | Overvåk hovedtransformatorviklingen og oljetemperaturen | hovedtransformator for boosterstasjon |
Tabell 2 Konfigurasjon av måling og kontroll av hovedtransformatorbeskyttelse
2.4 Måling og kontroll av høyspenningsledningsbeskyttelse
Den elektriske energien som genereres av vindparken økes to ganger til 110 kV og deretter innlemmes i strømnettet. 110 kV-linjen er utstyrt med optisk fiberdifferensialbeskyttelse, avstandsbeskyttelse, beskyttelse mot øydrift og måle- og kontrollenheter.
| Punkt | Bilde | Modell | Funksjon | Søknad |
| beskyttelsesanordning | | AM6-LD | Differensialbeskyttelsesenhet for optisk fiberlinje | begge sider av linjen |
| AM6-L2 | Fase-til-fase/jord-avstand, nullsekvensoverstrøm, feilplassering osv. | denne siden | ||
| AM6-K | Fjernmåling, fjernsignalering, fjernkontroll | |||
| AM5SE-IS | Beskyttelsesenhet mot øydrift når det eksterne strømnettet er frakoblet strømnettet | |||
| Enhet for overvåking av strømkvalitet | | APView500 | Sanntidsovervåking av strømkvalitet, som spenningsavvik, frekvensavvik, trefase spenningsubalanse, spenningsfluktuasjoner og flimmer, harmoniske svingninger osv. registrere ulike hendelser i nettkvaliteten og lokalisere forstyrrelseskilder. | denne siden |
Tabell 3 Konfigurasjon av måling og kontroll av 110 kV linjebeskyttelse
3. Overvåkingssystem for vindparker
Overvåkingsplattformen for vindparker realiserer overvåking, kontroll og styring av driftsstatusen til vindparken og sanntidsdata fra vindturbinene, forbedrer påliteligheten og driftseffektiviteten til vindparken, reduserer vedlikeholdskostnader og realiserer intelligent styring.
Vindparken dekker et relativt stort område, og utstyret er spredt. Systemet har relativt høye krav til pålitelighet av datakommunikasjon og ytelse i sanntid. Hvis forholdene tillater det, kan det redundante ringnettverket for optisk fiber brukes til datainnsamling og kommunikasjon, og den trådløse LORA-metoden kan også brukes til dataoverføring.
Figur 4 Diagram over overvåkingssystem for vindparker
Dataene fra PLS-en til vifteenheten og måle- og kontrollenheten til bokstransformatoren lastes opp til dataserveren i kontrollrommet via fiberoptisk ringnettverk, og dataene fra det omfattende automatiseringssystemet til boosterstasjonen lastes opp til dataserveren via Ethernet. Sendere, likestrømssystemer og andre smarte enheter kobles til kommunikasjonsstyringsmaskinen for å laste opp data til serveren.
3.1 Overvåking av vindparker
Omfattende visning av de grunnleggende parametrene til hele vindparkens vifte (inkludert vindhastighet, effekt, hastighet osv.), og kan realisere daglig kraftproduksjon, månedlig kraftproduksjon, årlig overvåking av kraftproduksjon er praktisk for sanntidsovervåking av vifteens driftsstatus.
3.2 Mannskapsovervåking
Overvåk parameterne og kontrollstatusen til hver kontrollmodul i enheten, inkludert: pitch, yaw, girkasse, generator, hydraulisk stasjon, maskinrom, omformer, strømnett, sikkerhetskjede, dreiemoment, hovedaksel, tårnsokkel, vindmåler osv. Få tilgang til den omfattende visningen av parametere, feil og trendgrafer for hver modul.
3.3 Visning av sanntidsdata
Trekkviften, transformatorstasjonene og annet utstyr i vindparken er utstyrt med sensorer og overvåkingsutstyr, som kan samle inn driftsdata, temperatur, vibrasjon og andre parametere for utstyret i sanntid, og gi rettidige advarsler ved unormaliteter.
3.4 Strømstyring
Visning av aktive og reaktive parametere, kontroll og justering av aktiv og reaktiv effekt og andre funksjoner kan effektivt redusere driftskostnadene til bedrifter og gi datastøtte for målet om energibesparing og utslippsreduksjon.
3.5 Produksjonsrapport
Vis og rapporter rapportfunksjoner for viktige parametere som vindkraft, ytelsesindikatorer for vindparker og ny energienhet, og støtter statistikk for driften av hvert vindparkutstyr i henhold til tidsdimensjonen (dag, måned og år). I henhold til spørremetoden for dag, måned og år klassifiseres og telles de viktige parameterne etter element, og rapporten genereres.
3.6 Statistisk analyse
Støtt en rekke statistiske analysefunksjoner, utnytt den potensielle verdien av data fullt ut, tilby energisparende optimaliseringsløsninger, gi beslutningsgrunnlag for ledere, forbedre ledelsesnivået i bedrifter på en gjennomførbar måte, og oppnå til slutt målet om energisparing, utslippsreduksjon og vitenskapelig produksjon. Analysemetodene inkluderer: feilstatistikk, effektkurve, tilgjengelighetsstatistikk, vindrosediagram, vindhastighetsrapport, månedlig og daglig utnyttelses- og nedetidstatistikk, etc.
Referanser:
[1] Acrel Enterprise Microgrid Design and Application Manual. Versjon 2022.05
Publiseringstid: 06. mai 2025