Solution de système de surveillance centralisée pour les parcs éoliens

Ingénieur: Michelle Zhou Tel: 86 18795636361 E-mail: michelle.zhou@email.acrel.cn

Jiangsu Acrel électrique MFG Co. Ltd

Résumé:En tant que source d'énergie propre, la capacité installée des parcs éoliens a augmenté rapidement ces dernières années. Les parcs éoliens sont divisés en parcs éoliens terrestres et parcs éoliens offshore. En général, ils sont situés dans des endroits éloignés, avec des installations dispersées et des environnements difficiles. Par conséquent, les parcs éoliens ont besoin d'un système de surveillance à distance pour aider le personnel d'exploitation et de maintenance à gérer plus efficacement les opérations des parcs éoliens.

Mot-clé:Parc éolien, système de surveillance centralisé, dispositif de mesure et de contrôle de transformateur de boîte

1. équipement électrique pour les parcs éoliens

La cabine supérieure de chaque groupe électrogène est équipée d'un générateur à turbine et l'extrémité avant est une pale de ventilateur réglable. Le système peut ajuster l'angle d'inclinaison de la pale du ventilateur selon différentes conditions de vent. La vitesse générale de la pale du ventilateur est de 10-15 points tr/min, à travers la boîte de vitesses peut être ajustée à une vitesse de 1500 tr/min pour entraîner le générateur. Un PLC industriel est également configuré dans la salle des machines pour le contrôle et la collecte de données associées. La vitesse du vent, la direction du vent, la vitesse de rotation, la puissance active et la puissance réactive de la production d'énergie et d'autres données connexes sont collectées via le PLC, et le générateur est contrôlé en temps réel à travers les données collectées. Sur terre, un transformateur caisson est installé au bas de la tour éolienne pour se charger de dynamiser et de converger. Selon la puissance et les conditions géographiques, plusieurs éoliennes sont boostées une fois et connectées en parallèle pour converger vers la sous-station de suralimentation. Envoyez de l'électricité au réseau. Le schéma de câblage électrique du parc éolien est illustré à la figure 1. La tension émise par le ventilateur est généralement de 0,69 kV, qui est augmentée à 10kV ou 35kV par le transformateur de boîte. Après plusieurs confluences parallèles, ils sont connectés à la barre latérale basse tension de la sous-station élévatrice, puis augmentés à 110kV ou plus par le transformateur principal. Dans le réseau électrique.

Différent de l'énergie éolienne terrestre, en raison de l'environnement difficile de l'éolien offshore (humidité élevée, densité de sel élevée), le transformateur de type sec utilisé pour le suralimentation primaire est intégré dans le compartiment moteur du ventilateur de traction, ce qui résout non seulement le problème de l'empreinte de l'ensemble de l'unité, Mais aussi il évite la difficulté de protection causée par l'installation du transformateur à une position plus basse.

Figure 1 Schéma de câblage électrique du parc éolien

2. équipement de protection et de mesure et de contrôle pour les parcs éoliens

À partir de la production d'énergie éolienne-boîte de suralimentation transformateur-confluence-station d'appoint moyenne tension jeu barre-transformateur principal-station de suralimentation haute tension jeu barre-prise-réseau haute tension, le milieu doit être boosté deux fois avant d'être fusionné dans le réseau Le réseau électrique dispose d'un grand nombre et de types d'équipements électriques, Et toute défaillance de tout lien affectera le fonctionnement normal du parc éolien. Par conséquent, il est nécessaire de mettre en place des dispositifs de protection et de mesure et de contrôle dans toutes les liaisons du parc éolien pour surveiller de manière exhaustive l'état de fonctionnement du parc éolien. La figure 2 est un schéma schématique de la configuration des dispositifs de protection et de mesure et de contrôle du parc éolien.

Figure 2 Diagramme de configuration des dispositifs de mesure et de contrôle de protection pour parcs éoliens

Dispositif de mesure et de contrôle de transformateur de boîte 2.1

Afin de réduire la perte de ligne dans les parcs éoliens terrestres, une station d'appoint de type caisson 0.69/35(10)kV est généralement installée à côté de l'éolienne. La distance entre les éoliennes du parc éolien est de plusieurs centaines de mètres, ce qui est loin de la salle de contrôle centrale. Les transformateurs élévateurs sont situés en plein champ et l'environnement naturel est relativement dur, ce qui rend l'inspection manuelle difficile. Le dispositif de mesure et de contrôle du transformateur de type caisson est la partie centrale du système de surveillance du parc éolien, qui réalise une gestion intelligente du transformateur de type caisson. Le dispositif de mesure et de contrôle de boîte-station peut protéger et surveiller à distance le boîtier éolien-station, réaliser pleinement les fonctions de «signalisation à distance, télémétrie, télécommande et réglage à distance», et améliorer considérablement l'efficacité de l'exploitation et de la maintenance du parc éolien.

Figure 3 Dispositif de mesure et de contrôle du parc éolien

Le dispositif de mesure et de contrôle de protection de transformateur de type boîte de AM6-PWC est un dispositif intégré intégrant la protection, la mesure et le contrôle, et la communication pour différentes exigences des transformateurs éoliens et photovoltaïques. Sa configuration fonctionnelle est indiquée dans le tableau ci-dessous.

2.2 mesure et contrôle de la protection de la ligne latérale basse tension et des barres

Plusieurs éoliennes sont pour la première fois boostées à 35 (10) kV, puis connectées en parallèle pour former un circuit connecté à la barre latérale basse tension de la sous-station élévée. Afin de réaliser une surveillance complète, la ligne est équipée de dispositifs de protection de ligne, d'instruments de mesure et de contrôle multifonctionnels, de dispositifs de surveillance de la qualité de puissance, et des appareils de mesure de température sans fil pour réaliser une surveillance en temps réel de la protection électrique de ligne, de la mesure et de la température, et les barres latérales basse tension sont équipées de dispositifs de protection contre les arcs.

Article	Pic	Modèle	Fonction	Application
Protection de ligne		AM6-L	Protection contre le courant et la tension de circuit de 35 kV (10) kV, protection non électrique, mesure et fonctions de contrôle automatique.	Protection de ligne et mesure et contrôle du côté basse tension de la station d'appoint
Dispositif de surveillance de qualité de puissance		APView500	Surveillance en temps réel de la qualité de puissance telle que déviation de tension, déviation de fréquence, déséquilibre de tension triphasé, fluctuation de tension et scintillement, harmoniques, etc., enregistrement de divers événements de qualité de puissance, et localiser les sources de perturbation.
Compteur d'énergie multifonction		APM520	Il dispose d'une mesure de pleine puissance, d'un taux de distorsion harmonique, de statistiques de taux de réussite de tension, de statistiques d'énergie électrique à partage de temps, d'entrée et de sortie de commutateur, d'entrée et de sortie analogiques.
Protection d'arc de bus		ARB6	Il convient pour collecter le signal de lumière d'arc et le signal de courant de l'armoire de commutation, et pour contrôler l'ouverture de toutes les armoires de commutation sur la ligne entrante, l'attache de bus ou le bus	Protection de barre sur le côté basse tension de la station d'appoint
Capteur de température sans fil		ATE400	Surveiller la température des jeux de barres et des points de connexion de câbles de 35kV et en dessous du système de distribution de tension et avertir rapidement de l'élévation de température.	Temp. Mesure des contacts de ligne et des barres de bus du côté basse tension de la station d'appoint

Tableau 1 Ligne latérale basse tension, mesure de la protection des barres et configuration du contrôle

2.3 mesure et contrôle de la protection du transformateur principal

Une fois que la production d'énergie de l'éolienne est confluée par le jeu de barres latérales basse tension, elle est augmentée à 110kV via le transformateur principal et connectée au réseau. Le transformateur principal est équipé d'une protection différentielle, d'une protection de secours élevée, d'une protection de secours faible, d'une protection non électrique, d'un dispositif de mesure et de contrôle, d'un contrôle de la température du transformateur et d'un transmetteur d'engrenage pour réaliser la protection, fonction de mesure et de contrôle du transformateur principal, et installation centralisée d'écran de groupe.

Tableau 2 Mesure de protection du transformateur principal et configuration de contrôle

2.4 mesure et contrôle de la protection de la ligne à haute tension

Tableau 3 Mesure de protection de ligne 110kV et configuration de contrôle

3. système de surveillance de parc éolien

La plateforme de surveillance des parcs éoliens réalise la surveillance, le contrôle et la gestion de l'état d'exploitation du parc éolien et des données en temps réel des éoliennes, améliore la fiabilité et l'efficacité de fonctionnement du parc éolien, réduit les coûts de maintenance et réalise une gestion intelligente.

Le parc éolien couvre une superficie relativement grande et l'équipement est dispersé. Le système a des exigences relativement élevées en matière de fiabilité de la communication des données et de performance en temps réel. Si les conditions le permettent, le réseau en anneau redondant à fibre optique peut être utilisé pour la collecte et la communication de données, et la méthode sans fil LORA peut également être utilisée pour la transmission de données.

Figure 4 Schéma du système de surveillance des parcs éoliens

Les données de l'unité de ventilateur de tirage PLC et du dispositif de mesure et de contrôle du transformateur de boîte sont téléchargées sur le serveur de données dans la salle de contrôle via le réseau d'anneaux de fibre optique, et les données du système d'automatisation complet de la station d'appoint sont téléchargées sur le serveur de données via Ethernet. Les émetteurs, les systèmes CC et autres appareils intelligents sont connectés à la machine de gestion des communications pour télécharger des données sur le serveur.

3.1 Surveillance du parc éolien

Affichage complet des paramètres de base de l'ensemble du ventilateur d'étirage du parc éolien (y compris la vitesse du vent, la puissance, la vitesse, etc.), et peut réaliser la production d'énergie quotidienne, la production d'énergie mensuelle, annuel La surveillance de la production d'électricité est pratique pour la surveillance en temps réel de l'état de fonctionnement du ventilateur de tirant d'eau.

Surveillance de l'équipage 3.2

Surveiller les paramètres et l'état de contrôle de chaque module de commande dans l'unité, y compris: tangage, lacet, boîte de vitesses, générateur, station hydraulique, salle des machines, convertisseur, réseau électrique, chaîne de sécurité, couple, arbre principal, base de tour, jauge de vent, etc. Réalisez l'affichage complet des paramètres, Défauts et graphiques de tendance de chaque module.

3.3 affichage des données en temps réel

Le ventilateur de pression, les sous-stations et les autres équipements du parc éolien sont équipés de capteurs et d'équipements de surveillance, qui peuvent collecter les données électriques de fonctionnement, la température, vibration et d'autres paramètres de l'équipement en temps réel, et donner des avertissements en temps opportun en cas d'anomalies.

Gestion de la puissance 3.4

L'affichage des paramètres actifs et réactifs, le contrôle et l'ajustement de la puissance active et réactive et d'autres fonctions peuvent réduire efficacement les coûts d'exploitation des entreprises et fournir un support de données pour l'objectif de conservation de l'énergie et de réduction des émissions.

Rapport de production 3.5

Fonctions d'affichage et de rapport pour les paramètres importants tels que l'énergie éolienne, les indicateurs de performance des parcs éoliens et les nouvelles énergies unitaires, et les statistiques de soutien de l'exploitation de chaque équipement de parc éolien en fonction de la dimension temporelle (jour, mois et année). Selon la méthode de requête du jour, du mois et de l'année, les paramètres importants sont classés et comptés par élément, et le rapport est généré.

3.6 Analyse statistique

Soutenir une variété de fonctions d'analyse statistique, exploiter pleinement la valeur potentielle des données, fournir des solutions d'optimisation d'économie d'énergie, fournir une base de prise de décision pour les gestionnaires, améliorer le niveau de gestion des entreprises d'une manière réalisable, et enfin atteindre l'objectif d'économie d'énergie, de réduction des émissions et de production scientifique. Les méthodes d'analyse comprennent: les statistiques des pannes, la courbe de puissance, les statistiques de disponibilité, le diagramme de la rose des vents, le rapport sur la vitesse du vent, les statistiques mensuelles et quotidiennes d'utilisation et de temps d'arrêt, etc.

Références:

[1] Manuel de conception et d'application de Microgrid Acrel Enterprise. Version 2022.05