Solución de sistema de monitoreo centralizado para parques eólicos

Resumen:Como una de las fuentes de energía limpia, la capacidad instalada de los parques eólicos ha crecido rápidamente en los últimos años.se encuentran en lugares remotos, con instalaciones dispersas y ambientes hostiles.Los parques eólicos necesitan un sistema de monitoreo remoto para facilitar la operación y el personal de mantenimiento para gestionar las operaciones de los parques eólicos de manera más eficiente.

Palabra clave:Parque eólico, sistema de control centralizado, dispositivo de medición y control del transformador de caja

1Equipo eléctrico para parques eólicos

La cabina superior de cada conjunto generador está equipada con un generador de turbina, y el extremo delantero es una pala de ventilador ajustable.El sistema puede ajustar el ángulo de inclinación de la lámina del ventilador de acuerdo con las diferentes condiciones del vientoLa velocidad general de la lámina del ventilador es de 10-15 puntos de rpm, a través de la caja de cambios se puede ajustar a una velocidad de 1500 rpm para conducir el generador.En la sala de máquinas también se configura un PLC industrial para el control y la recolección de datos relacionados.La velocidad del viento, la dirección del viento, la velocidad de rotación, la potencia activa y la potencia reactiva de la generación de energía y otros datos relacionados se recopilan a través del PLC.y el generador se controla en tiempo real a través de los datos recogidosEn tierra, un transformador de caja está instalado en la parte inferior de la torre de viento para ser responsable de impulsar y converger.Las turbinas eólicas múltiples se impulsan una vez y se conectan en paralelo para converger a la subestación de impulso. Enviar electricidad a la red. El diagrama de cableado eléctrico del parque eólico se muestra en la Figura 1.que es impulsado a 10kV o 35kV por el transformador de cajaDespués de múltiples confluencias paralelas, se conectan a la barra lateral de baja tensión de la subestación de paso a paso, y luego se impulsan a 110 kV o más por el transformador principal en la red eléctrica.

Diferente de la energía eólica terrestre, debido al ambiente hostil de la energía eólica marina (alta humedad, alta densidad de sal),el transformador de tipo seco utilizado para el refuerzo primario está integrado en el compartimento del motor del ventilador de caladoEl problema de la huella de toda la unidad no sólo se resuelve, sino que también se evita la dificultad de protección causada por la instalación del transformador en una posición más baja.

Figura 1 Diagrama esquemático del cableado eléctrico del parque eólico

2- Equipos de protección y medición y control para 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 connectionLa red eléctrica tiene un gran número y tipos de equipos eléctricos.y cualquier falla en cualquier enlace afectará al funcionamiento normal del parque eólicoPor lo tanto, es necesario instalar dispositivos de protección y medición y control en todos los enlaces del parque eólico para monitorear de manera integral el estado de funcionamiento del parque eólico.La figura 2 es un diagrama esquemático de la configuración de los dispositivos de protección y de medición y control del parque eólico..

Figura 2 Diagrama de configuración de los dispositivos de medición y control de protección de los parques eólicos

2.1 Dispositivo de medición y control del transformador de caja

Con el fin de reducir la pérdida de línea en los parques eólicos terrestres, generalmente se instala una estación de refuerzo de tipo caja de 0,69/35 ((10) kV al lado de la turbina eólica.La distancia entre los aerogeneradores en el parque eólico es de cientos de metrosLos transformadores step-up se encuentran en el campo abierto, y el entorno natural es relativamente duro, lo que dificulta la inspección manual.El dispositivo de medición y control del transformador tipo caja es la parte central del sistema de monitorización del parque eólicoEl dispositivo de medición y control de la estación de caja puede proteger y monitorear de forma remota la estación de caja de energía eólica.El sistema de señalización remota se ha convertido en una herramienta deEl proyecto de investigación de la Comisión Europea para el desarrollo de la energía eólica en el sector de la electricidad y la energía renovable (PET) se ha desarrollado en el marco de un proyecto de investigación de la Comisión Europea para el desarrollo de la energía eólica en el sector de la energía.

Figura 3 Dispositivo de medición y control de la estación de caja del parque eólico

El dispositivo de medición y control de protección del transformador tipo caja AM6-PWC es un dispositivo integrado que integra protección, medición y control,y comunicación para diferentes requisitos de los transformadores de energía eólica y fotovoltaicaSu configuración funcional se muestra en el cuadro siguiente.

2.2 Medición y control de las líneas laterales de baja tensión y de las barras de conducción

Las turbinas eólicas múltiples se impulsan a 35 (10) kV por primera vez y luego se conectan en paralelo para formar un circuito conectado a la barra lateral de baja tensión de la subestación de subestación. Con el fin de lograr un monitoreo integral, la línea está equipada con dispositivos de protección de la línea, instrumentos de medición y control multifuncionales, dispositivos de monitoreo de calidad de la energía,y dispositivos inalámbricos de medición de temperatura para realizar el monitoreo en tiempo real de la protección eléctrica de la línea, medición y temperatura, y las barras laterales de baja tensión están equipadas con dispositivos de protección de arco.

Cuadro 1 Líneas laterales de baja tensión, medición de la protección de la barra de bus y configuración de control

2.3 Medición y control de la protección del transformador principal

Después de que la generación de energía de la turbina eólica se confluye con la barra lateral de baja tensión, se aumenta a 110 kV a través del transformador principal y se conecta a la red.El transformador principal está equipado con protección diferencial, alta protección de respaldo, baja protección de respaldo, protección no eléctrica, dispositivo de medición y control, control de temperatura del transformador y transmisor de engranajes para realizar la protección,Función de medición y control del transformador principal, y la instalación centralizada de pantallas de grupo.

Cuadro 2 Medición de la protección del transformador principal y configuración de control

2.4 Medición y control de la protección de las líneas de alta tensión

La energía eléctrica generada por el parque eólico se aumenta dos veces a 110 kV y luego se incorpora a la red eléctrica.Protección a distancia, protección contra las islas y dispositivos de medición y control.

Cuadro 3 Medición y configuración de control de la protección de la línea de 110 kV

3.Sistema de vigilancia del parque eólico

La plataforma de monitoreo del parque eólico realiza el monitoreo, el control y la gestión del estado de funcionamiento del parque eólico y los datos en tiempo real de los aerogeneradores,mejora la fiabilidad y la eficiencia operativa del parque eólico, reduce los costes de mantenimiento y realiza una gestión inteligente.

El parque eólico cubre un área relativamente grande y el equipo está disperso.Si las condiciones lo permiten, la red de anillos redundantes de fibra óptica puede utilizarse para la recopilación y comunicación de datos, y el método inalámbrico LORA también puede utilizarse para la transmisión de datos.

Figura 4 Diagrama del sistema de vigilancia del parque eólico

Los datos del PLC de la unidad del ventilador de calado y del dispositivo de medición y control del transformador de caja se cargan al servidor de datos de la sala de control a través de la red de anillos de fibra óptica.y los datos del sistema de automatización integral de la estación de refuerzo se cargan al servidor de datos a través de la EthernetLos transmisores, sistemas de corriente continua y otros dispositivos inteligentes se conectan a la máquina de gestión de comunicaciones para subir datos al servidor.

3.1 Vigilancia de los parques eólicos

Display integral de los parámetros básicos de todo el parque eólico ventilador de calado (incluida la velocidad del viento, potencia, velocidad, etc.), y puede realizar la generación diaria de energía, la generación de energía mensual,El monitoreo anual de la generación de energía es conveniente para el monitoreo en tiempo real del estado de funcionamiento del ventilador de calado.

3.2 Vigilancia de la tripulación

Supervisar los parámetros y el estado de control de cada módulo de control de la unidad, incluyendo: inclinación, guión, caja de cambios, generador, estación hidráulica, sala de máquinas, convertidor, red eléctrica, cadena de seguridad, par,eje principal, base de la torre, medidor de viento, etc. Realizar la visualización completa de los parámetros, fallas y gráficos de tendencia de cada módulo.

3.3 Mostrar los datos en tiempo real

El ventilador de calado, las subestaciones y otros equipos del parque eólico están equipados con sensores y equipos de monitorización que pueden recopilar los datos eléctricos de funcionamiento, temperatura,vibración y otros parámetros del equipo en tiempo real, y dar advertencias oportunas en caso de anomalías.

3.4 Gestión de la energía

la visualización de los parámetros activos y reactivos, 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 Informe de producción

Funciones de visualización e información para parámetros importantes como la energía eólica, los indicadores de rendimiento de los parques eólicos y la unidad de energía nueva.y estadísticas de apoyo de la operación de cada equipo de parque eólico según la dimensión temporal (díaDe acuerdo con el método de consulta de día, mes y año, los parámetros importantes se clasifican y cuentan por elemento, y se genera el informe.

3.6 Análisis estadístico

Apoyar una variedad de funciones de análisis estadístico, aprovechar al máximo el valor potencial de los datos, proporcionar soluciones de optimización de ahorro de energía, proporcionar una base para la toma de decisiones de los gerentes,mejorar de manera viable el nivel de gestión de las empresasLos métodos de análisis incluyen: estadísticas de fallos, curva de potencia, estadísticas de disponibilidad, diagrama de rosas de viento,informe de potencia de velocidad del viento, estadísticas de utilización mensual y diaria y tiempo de inactividad, etc.

Las referencias:

[1] Acrel Enterprise Microgrid Diseño y Manual de Aplicación. Versión 2022.05