راه حل سیستم نظارت متمرکز برای مزارع بادی

خلاصه:به عنوان یکی از منابع انرژی پاک، ظرفیت نصب شده مزارع بادی در سال های اخیر به سرعت افزایش یافته است. مزارع بادی به مزارع بادی خشکی و مزارع بادی دریایی تقسیم می شوند. به طور کلی،آنها در مکان های دور افتاده واقع شده اند، با تاسیسات پراکنده و محیط های خشن.مزارع بادی نیاز به یک سیستم نظارت از راه دور برای تسهیل کارکنان عملیات و نگهداری برای مدیریت کارآمدتر عملیات مزارع بادی دارند.

کلمه کلیدی:پارک بادی، سیستم نظارت متمرکز، دستگاه اندازه گیری و کنترل ترانسفورماتور جعبه

1تجهیزات الکتریکی برای مزارع بادی

کابین بالای هر مجموعه ژنراتور با یک ژنراتور توربین مجهز است و انتهای جلو یک تیغه فن تنظیم پذیر است.این سیستم می تواند زاویه شیب باد فن را با توجه به شرایط مختلف باد تنظیم کند. سرعت کلی بادکنک 10-15 rpm نقاط است، از طریق جعبه گیربکس می تواند به سرعت 1500 rpm تنظیم شود برای رانندگی ژنراتور.یک PLC صنعتی نیز برای کنترل و جمع آوری داده های مرتبط در اتاق ماشین آلات تنظیم شده استسرعت باد، جهت باد، سرعت چرخش، قدرت فعال و قدرت واکنشی تولید برق و سایر داده های مرتبط از طریق PLC جمع آوری می شود.و ژنراتور در زمان واقعی از طریق داده های جمع آوری شده کنترل می شوددر خشکی، یک ترانسفورماتور جعبه در پایین برج باد نصب شده است که مسئول افزایش و همگرا شدن است. با توجه به قدرت و شرایط جغرافیایی،توربین های بادی متعدد یک بار تقویت می شوند و به طور موازی برای همگام شدن با زیر ایستگاه تقویت متصل می شوند. ارسال برق به شبکه. نمودار سیم کشی الکتریکی پارک بادی در شکل 1 نشان داده شده است. ولتاژ منتشر شده توسط فن به طور کلی 0.69kV است.که توسط ترانسفورماتور جعبه به 10kV یا 35kV افزایش می یابدبعد از چند مجاورت موازی، آن ها به لوله جانبی ولتاژ پایین ایستگاه فرعی متصل می شوند و سپس به 110kV یا بالاتر توسط ترانسفورماتور اصلی به شبکه برق افزایش می یابند.

با توجه به محیط سخت انرژی باد دریایی (رطوبت بالا، تراکم نمک بالا) ، این انرژی با انرژی باد خشکی متفاوت است.ترانسفورماتور نوع خشک مورد استفاده برای تقویت اولیه در محفظه موتور از فن کششی یکپارچه شده است، که نه تنها مشکل کل واحد را حل می کند، بلکه از مشکل حفاظت ناشی از نصب ترانسفورماتور در موقعیت پایین تر جلوگیری می کند.

شکل 1 نمودار طرحی از سیم کشی الکتریکی مزارع بادی

2تجهیزات حفاظت و اندازه گیری و کنترل برای مزارع بادی

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 connection، قبل از ادغام به شبکه شبکه برق باید دو بار تقویت شود. شبکه برق دارای تعداد زیادی و انواع تجهیزات الکتریکی است.و هر گونه خرابی در هر یک از لینک ها بر عملکرد عادی پارک بادی تاثیر می گذاردبنابراین لازم است که در تمام لینک های پارک بادی دستگاه های محافظت و اندازه گیری و کنترل برای نظارت جامع بر وضعیت عملیاتی پارک بادی نصب شود.شکل 2 یک نمودار طرحی از پیکربندی دستگاه های حفاظت و اندازه گیری و کنترل از پارک بادی است.

شکل 2 نمودار پیکربندی دستگاه های اندازه گیری و کنترل حفاظت برای مزارع بادی

2.1 دستگاه اندازه گیری و کنترل ترانسفورماتور جعبه

برای کاهش از دست دادن خط در مزارع بادی خشکی، یک ایستگاه تقویت کننده 0.69/35 ((10) kV نوع جعبه به طور کلی در کنار توربین بادی نصب می شود.فاصله بین توربین های بادی در مزرعه بادی صدها متر استدر حال حاضر، این سیستم در حال ساخت است. که از اتاق کنترل مرکزی دور است. ترانسفورماتورهای مرحله ای در میدان باز قرار دارند و محیط طبیعی نسبتاً خشن است که بازرسی دستی را دشوار می کند.دستگاه اندازه گیری و کنترل ترانسفورماتور نوع جعبه، بخش اصلی سیستم نظارت پارک بادی است.، که مدیریت هوشمند ترانسفورماتور نوع جعبه را درک می کند. دستگاه اندازه گیری و کنترل ایستگاه جعبه می تواند از ایستگاه جعبه برق بادی محافظت و از راه دور نظارت کند.به طور کامل عملکردهای "سیگنالینگ از راه دور" را درک کنند، دوری سنجی، کنترل از راه دور و تنظیم از راه دور" و به طور قابل توجهی بهره وری از عملیات و نگهداری پارک بادی را بهبود می بخشد.

شکل 3 دستگاه اندازه گیری و کنترل ایستگاه باکس پارک بادی

دستگاه اندازه گیری و کنترل حفاظت از ترانسفورماتور نوع جعبه AM6-PWC یک دستگاه یکپارچه است که حفاظت، اندازه گیری و کنترل را ادغام می کند.و ارتباطات برای نیازهای مختلف انرژی بادی و ترانسفورماتور های فتوولتائیکپیکربندی عملکردی آن در جدول زیر نشان داده شده است.

2.2 اندازه گیری و کنترل خط جانبی ولتاژ پایین و حفاظت از بار بس

توربین های بادی متعدد برای اولین بار به 35 (10) کلوولت افزایش می یابند و سپس به صورت موازی به یک مدار متصل به باند جانبی ولتاژ پایین ایستگاه فرعی مرحله ای متصل می شوند. برای دستیابی به نظارت جامع، خط مجهز به دستگاه های حفاظت از خط، ابزار اندازه گیری و کنترل چند منظوره، دستگاه های نظارت بر کیفیت برق،و دستگاه های اندازه گیری دمای بی سیم برای تحقق نظارت در زمان واقعی از حفاظت الکتریکی خط، اندازه گیری و درجه حرارت و میله های جانبی ولتاژ پایین مجهز به دستگاه های حفاظت از قوس هستند.

جدول 1 خط جانبی ولتاژ پایین، اندازه گیری حفاظت از بار بس و پیکربندی کنترل

2.3 اندازه گیری و کنترل حفاظت از ترانسفورماتور اصلی

پس از اینکه تولید برق توربین بادی توسط بار جانبی ولتاژ پایین متصل می شود، از طریق ترانسفورماتور اصلی به 110kV افزایش می یابد و به شبکه متصل می شود.ترانسفورماتور اصلی مجهز به محافظت از تفاوت است، حفاظت پشتیبان بالا، حفاظت پشتیبان پایین، حفاظت غیر الکتریکی، دستگاه اندازه گیری و کنترل، کنترل دمای ترانسفورمور و فرستنده گیر برای تحقق حفاظت،عملکرد اندازه گیری و کنترل ترانسفورماتور اصلی، و نصب صفحه نمایش گروهی متمرکز.

جدول 2 اندازه گیری حفاظت از ترانسفورماتور اصلی و پیکربندی کنترل

2.4 اندازه گیری و کنترل حفاظت از خطوط ولتاژ بالا

انرژی الکتریکی تولید شده توسط مزارع بادی دو بار به 110kV افزایش می یابد و سپس به شبکه برق اضافه می شود. خط 110kV مجهز به حفاظت از تفاوت فیبر نوری است.حفاظت از فاصله، حفاظت ضد جزیره سازی و دستگاه های اندازه گیری و کنترل.

جدول 3 اندازه گیری و تنظیمات حفاظت از خط 110kV

3سیستم نظارت بر مزارع بادی

پلت فرم نظارت بر مزارع بادی، نظارت، کنترل و مدیریت وضعیت عملیاتی مزارع بادی و داده های زمان واقعی توربین های بادی را انجام می دهد.قابلیت اطمینان و بهره وری عملیاتی پارک بادی را افزایش می دهد، هزینه های نگهداری را کاهش می دهد و مدیریت هوشمند را تحقق می بخشد.

پارک بادی یک منطقه نسبتا بزرگ را پوشش می دهد و تجهیزات پراکنده است. این سیستم دارای نیازهای نسبتا بالا برای قابلیت اطمینان ارتباطات داده و عملکرد در زمان واقعی است.اگه شرایط اجازه بده، شبکه حلقه ای فابریک نوری می تواند برای جمع آوری داده ها و ارتباطات استفاده شود و روش بی سیم LORA نیز می تواند برای انتقال داده ها استفاده شود.

شکل 4 نمودار سیستم نظارت پارک بادی

داده های PLC واحد فن کش و دستگاه اندازه گیری و کنترل ترانسفورماتور جعبه به سرور داده در اتاق کنترل از طریق شبکه حلقه فیبر نوری بارگذاری می شود.و داده های سیستم اتوماسیون جامع ایستگاه تقویت کننده به سرور داده از طریق اترنت بارگذاری می شودفرستنده ها، سیستم های DC و سایر دستگاه های هوشمند به دستگاه مدیریت ارتباطات متصل می شوند تا داده ها را به سرور آپلود کنند.

3.1 نظارت بر پارک بادی

نمایش جامع از پارامترهای اساسی از کل فن قطعه بادی (از جمله سرعت باد، قدرت، سرعت، و غیره) ، و می تواند تولید برق روزانه، تولید برق ماهانه،نظارت سالانه تولید برق برای نظارت در زمان واقعی وضعیت عملیاتی فن کششی مناسب است.

3.2 نظارت بر خدمه

نظارت بر پارامترها و وضعیت کنترل هر ماژول کنترل در واحد، از جمله: پیچ، yaw، گیربکس، ژنراتور، ایستگاه هیدرولیک، اتاق موتور، کنورتر، شبکه برق، زنجیره ایمنی، تورک،شفت اصلی، پایه برج، باد سنج، و غیره. نمایش جامع پارامترها، نقص ها و نمودارهای روند هر ماژول را تحقق بخشید.

3.3 نمایش داده ها در زمان واقعی

فن کش، ایستگاه های فرعی و سایر تجهیزات در پارک بادی مجهز به سنسورها و تجهیزات نظارت هستند که می توانند داده های الکتریکی کار، دمای،لرزش و سایر پارامترهای تجهیزات در زمان واقعیو در صورت بروز ناهنجاری ها به موقع هشدار دهید.

3.4 مدیریت انرژی

نمایش پارامترهای فعال و واکنش پذیر 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 گزارش تولید

نمایش و گزارش عملکردهای گزارش برای پارامترهای مهم مانند قدرت بادی، شاخص های عملکرد پارک بادی، و واحد انرژی جدید،و آمار پشتیبانی از عملیات هر تجهیزات مزرعه بادی با توجه به ابعاد زمانی (روز)با توجه به روش پرس و جوی روز، ماه و سال، پارامترهای مهم توسط آیتم طبقه بندی و شمارش می شوند و گزارش تولید می شود.

3.6 تحلیل آماری

پشتیبانی از انواع عملکردهای تجزیه و تحلیل آماری، استفاده کامل از ارزش بالقوه داده ها، ارائه راه حل های بهینه سازی صرفه جویی در انرژی، ارائه پایه تصمیم گیری برای مدیران،بهبود سطح مدیریت شرکت ها به صورت عملی، و در نهایت به هدف صرفه جویی در انرژی، کاهش انتشار و تولید علمی دست پیدا می کند. روش های تجزیه و تحلیل شامل: آمار نقص، منحنی قدرت، آمار در دسترس بودن، نمودار گلابی باد،گزارش قدرت سرعت باد، آمار استفاده ماهانه و روزانه و زمان توقف، و غیره

مرجع:

[1] راهنمای طراحی و استفاده از میکرو شبکه های شرکت Acrel. نسخه 2022.05