Hora: 2 de septiembre de 2023 |Fuente: Acrel
Resumen: Como una de las fuentes de energía limpia, la capacidad instalada de los parques eólicos ha crecido rápidamente en los últimos años.Los parques eólicos se dividen en parques eólicos terrestres y parques eólicos marinos.Generalmente se encuentran ubicados en lugares remotos, con instalaciones dispersas y entornos hostiles.Por lo tanto, los parques eólicos necesitan un sistema de monitoreo remoto para facilitar que el personal de operación y mantenimiento gestione las operaciones de los parques eólicos de manera más eficiente.
Palabra clave: parque eólico, sistema de monitoreo centralizado, dispositivo de medición y control de transformadores de caja
1.Equipos eléctricos para parques eólicos.
La cabina superior de cada grupo electrógeno está equipada con un generador de turbina y la parte delantera es una paleta de ventilador ajustable.El sistema puede ajustar el ángulo de inclinación de las aspas del ventilador según las diferentes condiciones del viento.La velocidad general de las aspas del ventilador es de 10 a 15 rpm, a través de la caja de cambios se puede ajustar a una velocidad de 1500 rpm para accionar el generador.También se configura un PLC industrial en la sala de máquinas para el control y la recopilación 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 recopilados.En tierra, se instala un transformador de caja en la parte inferior de la torre eólica que se encarga de impulsar y converger.De acuerdo con la potencia y las condiciones geográficas, se impulsan varias turbinas eólicas una vez y se conectan en paralelo para converger con la subestación impulsora.Enviar electricidad a la red.El diagrama de cableado eléctrico del parque eólico se muestra en la Figura 1. El voltaje emitido por el ventilador es generalmente de 0,69 kV, que el transformador de caja aumenta a 10 kV o 35 kV.Después de múltiples confluencias en paralelo, se conectan a la barra colectora lateral de bajo voltaje de la subestación elevadora y luego el transformador principal los impulsa a 110 kV o más.a la red eléctrica.
A diferencia de la energía eólica terrestre, debido al duro entorno de la energía eólica marina (alta humedad, alta densidad de sal), el transformador de tipo seco utilizado para el impulso primario está integrado en el compartimiento del motor del ventilador de tiro, lo que no solo resuelve el problema. de toda la huella de la unidad, pero también evita la dificultad de protección causada por la instalación del transformador en una posición más baja.
Figura 1 Diagrama esquemático del cableado eléctrico de un parque eólico.
2. Equipos de protección y medida y control de parques eólicos
Desde la generación de energía de la turbina eólica - transformador de caja de refuerzo - confluencia - barra colectora de media tensión de la estación de refuerzo - transformador principal - barra colectora de alto voltaje de la estación de refuerzo - salida de alto voltaje - conexión a la red, el medio debe impulsarse dos veces antes de fusionarse con la red La red eléctrica Dispone de una gran cantidad y tipos de equipos eléctricos, y cualquier fallo en cualquier enlace afectará al normal funcionamiento del parque eólico.Por ello, es necesario instalar dispositivos de protección y medida y control en todos los enlaces del parque eólico para realizar un seguimiento exhaustivo del estado de funcionamiento del parque eólico.La figura 2 es un diagrama esquemático de la configuración de los dispositivos de protección y medida y control del parque eólico.
Figura 2 Esquema de configuración de dispositivos de medida y control de protección para parques eólicos
2.1 Dispositivo de medición y control del transformador de caja.
Para reducir las pérdidas en las líneas en los parques eólicos terrestres, generalmente se instala una estación de refuerzo de tipo caja de 0,69/35(10)kV junto a la turbina eólica.La distancia entre los aerogeneradores del parque eólico es de cientos de metros, lo que está muy lejos de la sala de control central.Los transformadores elevadores están ubicados en campo abierto y el entorno natural es relativamente hostil, lo que dificulta la inspección manual.El dispositivo de medición y control del transformador tipo caja es la parte central del sistema de monitoreo del parque eólico, que realiza una gestión inteligente del transformador tipo caja.El dispositivo de control y medición de la estación de caja puede proteger y monitorear de forma remota la estación de caja de energía eólica, realizar completamente las funciones de "señalización remota, telemetría, control remoto y ajuste remoto" y mejorar en gran medida la eficiencia de la operación y mantenimiento del parque eólico. .
Figura 3 Dispositivo de medición y control de estación caja de parque eólico
El dispositivo de control y medición de protección de transformador tipo caja AM6-PWC es un dispositivo integrado que integra protección, medición, control y comunicación para diferentes requisitos de transformadores elevadores de energía eólica y fotovoltaica.Su configuración funcional se muestra en la siguiente tabla.
| Nombre | Función principal |
| Medición remota | Medición de CA: corriente trifásica, tensión trifásica, frecuencia, factor de potencia, potencia activa, potencia reactiva |
| 6 canales de corriente, 6 canales de voltaje | |
| Medición CC: un total de 4 canales Estándar 2 canales 4-20 mA o 2 canales 5 V CC Estándar 2 canales Resistencia térmica (sistema de dos o tres hilos) | |
| Señalización remota | 29 canales de entrada abierta, de los cuales los primeros 10 canales están fijos como entrada de señal sin protección de energía |
| Control remoto | Salidas de relé de 6 canales para salida de protección o salida de control remoto normal |
| Proteccion | Protección sin energía: gas ligero, gas pesado, alta temperatura, temperatura ultra alta, bajo nivel de aceite del transformador, protección convencional de la válvula de alivio de presión: protección de corriente de tres etapas, protección de corriente de secuencia cero, protección contra sobretensión, protección de bajo voltaje;protección contra sobretensiones de secuencia cero |
| Comunicación | 2 interfaces de comunicación de fibra óptica autorreparables, que pueden formar una red de anillo de fibra óptica |
| Interfaz de comunicación Ethernet de 3 canales (opcional, especifique al realizar el pedido) | |
| 4 puertos de comunicación RS485 | |
| Conversión de protocolo | Interfaz de comunicación RS485 configurable de 4 canales, configuración gratuita y conversión de varios protocolos |
| Registro | Registre los últimos 35 accidentes y 50 registros de acciones. |
2.2 Medición y control de protección de barras y líneas laterales de baja tensión
Se impulsan múltiples turbinas eólicas a 35 (10) kV por primera vez y luego se conectan en paralelo para formar un circuito conectado a la barra colectora lateral de bajo voltaje de la subestación elevadora..Para lograr un monitoreo integral, la línea está equipada con dispositivos de protección de línea, instrumentos de control y medición multifuncionales, dispositivos de monitoreo de calidad de energía y dispositivos inalámbricos de medición de temperatura para realizar un 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.
| Artículo | Foto | Modelo | Función | Solicitud |
| protección de línea |  | AM6-L | Protección de corriente y voltaje del circuito de 35 (10) kV, protección no eléctrica, funciones de medición y control automático. | protección de línea y medición y control en el lado de baja tensión de la estación de refuerzo |
| dispositivo de monitoreo de calidad de energía |  | APView500 | Monitoreo en tiempo real de la calidad de la energía, como desviación de voltaje, desviación de frecuencia, desequilibrio de voltaje trifásico, fluctuación y parpadeo de voltaje, armónicos, etc., registra varios eventos de calidad de la energía y localiza fuentes de perturbación. | |
| contador de energía multifunción |  | APM520 | Tiene medición de potencia total, tasa de distorsión armónica, estadísticas de tasa de paso de voltaje, estadísticas de energía eléctrica de tiempo compartido, entrada y salida de interruptor, entrada y salida analógica. | |
| protección de arco de autobús | | ARB6 | Es adecuado para recolectar la señal de luz de arco y la señal de corriente del gabinete de distribución, y controlar la apertura de todos los gabinetes de distribución en la línea entrante, enlace de bus o bus. | protección de barras en el lado de baja tensión de la estación de refuerzo |
| sensor de temperatura inalámbrico |  | ATE400 | Monitorear la temperatura de las barras colectoras y los puntos de conexión de cables del sistema de distribución de 35 kV y menos voltaje y alertar tempranamente sobre el aumento de temperatura. | temperaturaMedición de contactos de línea y barras colectoras en el lado de baja tensión de la estación de refuerzo. |
Tabla 1 Configuración de control y medición de protección de barras, línea lateral de baja tensión
2.3 Medición y control de la protección del transformador principal
Después de que la generación de energía de la turbina eólica confluye con la barra colectora lateral de bajo voltaje, se aumenta a 110 kV a través del transformador principal y se conecta a la red.El transformador principal está equipado con protección diferencial, protección de respaldo alto, protección de respaldo bajo, protección no eléctrica, dispositivo de medición y control, control de temperatura del transformador y transmisor de engranajes para realizar la función de protección, medición y control del transformador principal, y centralizado. instalación de pantalla de grupo.
| Artículo | Foto | Modelo | Función | Solicitud |
| dispositivo de protección diferencial |  | AM6-D2 | Protección diferencial en ambos lados del transformador principal. | transformador principal de la estación de refuerzo |
| protección de respaldo lateral de alto y bajo voltaje | AM6-TB | Sobrecorriente de tres etapas entre fases, sobrecorriente de secuencia cero de dos etapas, protección contra sobrecorriente de separación de dos etapas, bloqueo de voltaje compuesto, protección contra sobretensión de secuencia cero de dos etapas, control del disyuntor | transformador principal de la estación de refuerzo | |
| protección no eléctrica | AM6-FD | Gas pesado, gas ligero, sobrecalentamiento, sobrecalentamiento, protección de liberación de presión y alarma | transformador principal de la estación de refuerzo | |
| dispositivo de medida y control | AM6-K | Medición remota, señalización remota, control remoto | transformador principal de la estación de refuerzo | |
| transmisor de temperatura | ARTM-8L | Monitorear el devanado del transformador principal y la temperatura del aceite. | transformador principal de la estación de refuerzo |
Tabla 2 Configuración de medición y control de la protección del transformador principal
2.4 Medición y control de protección de líneas de alta tensión
La energía eléctrica generada por el parque eólico se aumenta dos veces hasta los 110 kV y luego se incorpora a la red eléctrica.La línea de 110kV está equipada con protección diferencial de fibra óptica, protección de distancia, protección anti-isla y dispositivos de medición y control.
| Artículo | Foto | Modelo | Función | Solicitud |
| dispositivo de protección | | AM6-LD | Dispositivo de protección diferencial de línea de fibra óptica. | ambos lados de la línea |
| AM6-L2 | Distancia fase a fase/tierra, sobrecorriente de secuencia cero, ubicación de fallas, etc. | Este lado | ||
| AM6-K | Medición remota, señalización remota, control remoto | |||
| AM5SE-IS | Dispositivo de protección anti-isla, cuando la red eléctrica externa se desconecta de la red eléctrica | |||
| dispositivo de monitoreo de calidad de energía | | APView500 | Monitoreo en tiempo real de la calidad de la energía, como desviación de voltaje, desviación de frecuencia, desequilibrio de voltaje trifásico, fluctuación y parpadeo de voltaje, armónicos, etc., registra varios eventos de calidad de energía y localiza fuentes de perturbación. |
Tabla 3 Configuración de control y medición de protección de línea de 110 kV
3.Sistema de monitoreo de parques eólicos
La plataforma de monitoreo de parques eólicos realiza el monitoreo, control y gestión del estado operativo del parque eólico y los datos en tiempo real de las turbinas eólicas, mejora la confiabilidad y eficiencia operativa del parque eólico, reduce los costos de mantenimiento y realiza una gestión inteligente. .
El parque eólico cubre un área relativamente grande y el equipo está disperso.El sistema tiene requisitos relativamente altos en cuanto a confiabilidad de la comunicación de datos y rendimiento en tiempo real.Si las condiciones lo permiten, se puede utilizar la red en anillo redundante de fibra óptica para la recopilación y comunicación de datos, y el método inalámbrico LORA también se puede utilizar para la transmisión de datos.
Figura 4 Diagrama del sistema de monitoreo del parque eólico
Los datos de la unidad de ventilador de tiro PLC y el dispositivo de control y medición del transformador de caja se cargan al servidor de datos en la sala de control a través de la red de anillo de fibra óptica, y los datos del sistema de automatización integral de la estación de refuerzo se cargan a la base de datos. servidor a través de Ethernet.Los transmisores, sistemas de CC y otros dispositivos inteligentes se conectan a la máquina de gestión de comunicaciones para cargar datos al servidor.
3.1 Monitoreo de parques eólicos
Visualización completa de los parámetros básicos de todo el ventilador de tiro del parque eólico (incluida la velocidad del viento, potencia, velocidad, etc.) y puede realizar la generación de energía diaria, la generación de energía mensual y anual. El monitoreo de la generación de energía es conveniente en tiempo real. Monitoreo del estado de funcionamiento del ventilador de tiro.
3.2 Monitoreo de la tripulación
Monitoree los parámetros y el estado de control de cada módulo de control en la unidad, incluyendo: cabeceo, guiñada, caja de cambios, generador, estación hidráulica, sala de máquinas, convertidor, red eléctrica, cadena de seguridad, torque, eje principal, base de la torre, anemómetro, etc. Realice la visualización completa de parámetros, fallas y gráficos de tendencias de cada módulo.
3.3 Visualización de datos en tiempo real
El ventilador de tiro, las subestaciones y otros equipos del parque eólico están equipados con sensores y equipos de monitoreo, que pueden recopilar 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 energía
La visualización de parámetros activos y reactivos, el control y ajuste de la potencia activa y reactiva y otras funciones pueden reducir efectivamente los costos operativos de las empresas y proporcionar soporte de datos para el objetivo de conservación de energía y reducción de emisiones.
3.5 Informe de producción
Muestra y reporta funciones de informes para parámetros importantes como energía eólica, indicadores de rendimiento de parques eólicos y nueva energía unitaria, y respalda estadísticas de la operación de cada equipo de parque eólico según la dimensión de tiempo (día, mes y año).Según 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
Admite una variedad de funciones de análisis estadístico, aprovecha al máximo el valor potencial de los datos, proporciona soluciones de optimización de ahorro de energía, proporciona una base para la toma de decisiones para los gerentes, mejora el nivel de gestión de las empresas de una manera factible y, finalmente, logra el objetivo de energía. ahorro, reducción de emisiones y producción científica.Los métodos de análisis incluyen: estadísticas de fallas, curva de potencia, estadísticas de disponibilidad, diagrama de rosa de los vientos, informe de potencia de velocidad del viento, estadísticas de utilización y tiempo de inactividad mensuales y diarias, etc.
Referencias:
[1] Manual de diseño y aplicación de microrredes empresariales de Acrel.Versión 2022.05
Hora de publicación: 26 de diciembre de 2023
