풍력 발전 단지에 대한 중앙 집중식 모니터링 시스템 솔루션

엔지니어: Michelle Zhou 전화: 86 18795636361 이메일: michelle.zhou@email.acrel.cn

강소 에이커 전기 MFG Co. Ltd

추상:청정 에너지 원 중 하나 인 풍력 발전 단지의 설치 용량은 최근 몇 년 동안 빠르게 성장했습니다. 풍력 발전 단지는 육상 풍력 단지와 해상 풍력 단지로 나뉩니다. 일반적으로, 그들은 흩어져있는 설치와 가혹한 환경이있는 원격 위치에 있습니다. 따라서 풍력 발전 단지는 풍력 발전 단지 운영을보다 효율적으로 관리 할 수있는 운영 및 유지 보수 인력을 용이하게하기 위해 원격 모니터링 시스템이 필요합니다.

키워드:바람 농장, 중앙 집중식 모니터링 시스템, 상자 변압기 측정 및 제어 장치

1. 풍력 발전 단지를 위한 전기 장비

각 발전 세트의 상단 캐빈에는 터빈 발전기가 장착되어 있으며 프론트 엔드는 조정 가능한 팬 블레이드입니다. 시스템은 다른 바람 조건에 따라 팬 블레이드의 경사각을 조정할 수 있습니다. 팬 블레이드의 일반적인 속도는 10-15 rpm 포인트이며, 기어 박스를 통해 발전기를 구동하기 위해 1500 rpm의 속도로 조정할 수 있습니다. 산업용 PLC는 또한 제어 및 관련 데이터 수집을 위해 기계실에 구성됩니다. 풍속, 풍향, 회전 속도, 발전 및 기타 관련 데이터의 능동 전력 및 무효 전력은 PLC를 통해 수집됩니다. 생성기는 수집 된 데이터를 통해 실시간으로 제어됩니다. 육상에서는 윈드 타워의 바닥에 박스 변압기가 설치되어 승압 및 수렴을 담당합니다. 전력 및 지리적 조건에 따라, 다수의 풍력 터빈은 한 번 부스팅되고 부스팅 변전소에 수렴하기 위해 병렬로 연결된다. 그리드에 전기를 보냅니다. 풍력 발전 단지의 전기 배선도는 그림 1 에 나와 있습니다. 팬에 의해 방출되는 전압은 일반적으로 0.69kV 이며 박스 변압기에 의해 10kV 또는 35kV 로 상승됩니다. 여러 병렬 합류 후 스텝 업 변전소의 저전압 측 버스 바에 연결된 다음 주 변압기에 의해 110kV 이상으로 부스트됩니다. 전원 그리드로.

해상 풍력의 가혹한 환경 (높은 습도, 높은 소금 밀도) 으로 인해 육상 풍력과 다른, 1 차 부스팅에 사용되는 건식 변압기는 전체 장치의 발자국 문제를 해결할뿐만 아니라 초안 팬의 엔진 실에 통합되어 있습니다. 또한 변압기를 낮은 위치에 설치하여 보호의 어려움을 피합니다.

그림 1 풍력 발전 단지의 전기 배선의 도식도

2. 풍력 발전 단지를 위한 보호 및 측정 및 통제 장비

풍력 터빈 발전-부스터 박스 변압기-합류-부스터 스테이션 중전압 버스 바-주 변압기-부스터 스테이션 고전압 버스 바-고전압 출구 그리드 연결, 그리드에 병합되기 전에 중간을 두 번 부스트해야합니다. 전력망에는 많은 수의 전기 장비가 있으며, 모든 링크의 실패는 풍력 발전 단지의 정상적인 작동에 영향을 미칩니다. 따라서 풍력 발전 단지의 모든 링크에 보호 및 측정 및 제어 장치를 설치하여 풍력 발전 단지의 작동 상태를 종합적으로 모니터링해야합니다. 도 2 는 풍력 발전 단지의 보호 및 측정 및 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

그림 2 풍력 발전 단지에 대한 보호 측정 및 제어 장치의 구성 다이어그램

2.1 박스 변압기 측정 및 제어 장치

육상 풍력 발전 단지에서 라인 손실을 줄이기 위해 일반적으로 풍력 터빈 옆에 0.69/35(10)kV 박스형 부스터 스테이션이 설치됩니다. 풍력 발전 단지에서 풍력 터빈 사이의 거리는 수백 미터이며 중앙 제어실에서 멀리 떨어져 있습니다. 스텝 업 변압기는 오픈 필드에 있으며 자연 환경이 상대적으로 가혹하여 수동 검사가 어렵습니다. 상자 형 변압기의 측정 및 제어 장치는 상자 형 변압기의 지능형 관리를 실현하는 풍력 발전 단지의 모니터링 시스템의 핵심 부분입니다. 박스 스테이션 측정 및 제어 장치는 풍력 발전소를 보호하고 원격으로 모니터링 할 수 있으며 "원격 신호, 원격 측정, 원격 제어 및 원격 조정" 기능을 완전히 실현할 수 있습니다. 풍력 발전 단지 운영 및 유지 보수의 효율성을 크게 향상시킵니다.

그림 3 바람 농장 상자-역 측정 및 제어 장치

AM6-PWC 박스 형 변압기 보호 측정 및 제어 장치는 풍력 및 태양 광 스텝 업 변압기의 다양한 요구 사항에 대한 보호, 측정 및 제어 및 통신을 통합하는 통합 장치입니다. 기능 구성은 아래 표에 나와 있습니다.

2.2 저전압 사이드 라인 및 버스 바 보호 측정 및 제어

다수의 풍력 터빈은 처음으로 35 (10) kV로 승압된 후, 병렬로 연결되어 스텝 업 변전소의 저전압측 버스바에 연결된 회로를 형성한다. 포괄적 인 모니터링을 달성하기 위해 라인에는 라인 보호 장치, 다기능 측정 및 제어 장치, 전력 품질 모니터링 장치가 장착되어 있습니다. 및 무선 온도 측정 장치는 라인 전기 보호, 측정 및 온도의 실시간 모니터링을 실현하고 저전압 측 버스 바에는 아크 보호 장치가 장착되어 있습니다.

아이템	그림	모델	기능	신청
라인 보호		AM6-L	35 (10) kV 회로 전류 및 전압 보호, 비 전기 보호, 측정 및 자동 제어 기능.	부스터 스테이션의 저전압 측에서 라인 보호 및 측정 및 제어
전력 품질 모니터링 장치		APView500	전압 편차, 주파수 편차, 3 상 전압 불균형, 전압 변동 및 깜박임, 고조파 등과 같은 전력 품질의 실시간 모니터링, 다양한 전력 품질 이벤트 기록, 교란 소스를 찾습니다.
다기능 에너지 미터		APM520	최대 전력 측정, 고조파 왜곡 속도, 전압 통과 속도 통계, 시간 공유 전기 에너지 통계, 스위치 입력 및 출력, 아날로그 입력 및 출력이 있습니다.
버스 아크 보호		ARB6	스위치 캐비닛의 아크 라이트 신호 및 전류 신호를 수집하고 들어오는 라인, 버스 타이 또는 버스의 모든 스위치 캐비닛의 개방을 제어하는 데 적합합니다.	부스터 스테이션의 저전압 측의 버스 바 보호
무선 온도 센서		ATE400	35kV 이하의 버스 바 및 케이블 연결 지점의 온도와 온도 상승에 대한 조기 경고를 모니터링하십시오.	임시. 부스터 스테이션의 저전압 측에서 라인 접점 및 버스 바 측정

테이블 1 저전압 사이드 라인, 버스 바 보호 측정 및 제어 구성

2.3 주요 변압기 보호 측정 및 제어

풍력 터빈 발전이 저전압 측 버스 바로 합류 한 후 주 변압기를 통해 110kV 로 승압되고 그리드에 연결됩니다. 주 변압기에는 차동 보호, 높은 백업 보호, 낮은 백업 보호, 비 전기 보호, 측정 및 제어 장치, 변압기 온도 제어 및 기어 송신기가 장착되어 보호를 실현합니다. 주요 변압기의 측정 및 제어 기능 및 중앙 집중식 그룹 화면 설치.

표 2 주요 변압기 보호 측정 및 제어 구성

2.4 고전압 라인 보호 측정 및 제어

표 3 110kV 라인 보호 측정 및 제어 구성

3. 바람 농장 모니터링 시스템

풍력 발전 단지 모니터링 플랫폼은 풍력 발전 단지의 작동 상태와 풍력 터빈의 실시간 데이터의 모니터링, 제어 및 관리를 실현합니다. 풍력 발전 단지의 신뢰성 및 작동 효율을 향상시키고 유지 보수 비용을 절감하며 지능형 관리를 실현합니다.

풍력 발전 단지는 비교적 넓은 지역을 덮고 있으며 장비는 흩어져 있습니다. 이 시스템은 데이터 통신 신뢰성 및 실시간 성능에 대한 요구가 비교적 높다. 조건이 허용되면, 광섬유 중복 링 네트워크는 데이터 수집 및 통신에 사용될 수 있으며, LORA 무선 방법은 데이터 전송에도 사용될 수 있다.

그림 4 바람 농장 모니터링 시스템 다이어그램

초안 팬 장치 PLC 및 상자 변압기 측정 및 제어 장치의 데이터는 광섬유 링 네트워크를 통해 제어실의 데이터 서버에 업로드됩니다. 부스터 스테이션의 포괄적 인 자동화 시스템의 데이터는 이더넷을 통해 데이터 서버에 업로드됩니다. 송신기, DC 시스템 및 기타 스마트 장치는 통신 관리 기계에 연결되어 데이터를 서버에 업로드합니다.

3.1 바람 농장 모니터링

전체 풍력 발전 단지 초안 팬 (풍속, 전력, 속도 등) 의 기본 매개 변수를 포괄적으로 표시하고 일일 발전, 월간 발전을 실현할 수 있습니다. 연간 발전 모니터링은 초안 팬의 작동 상태를 실시간으로 모니터링하는 데 편리합니다.

3.2 승무원 모니터링

피치, 요, 기어 박스, 발전기, 유압 스테이션, 엔진 룸, 컨버터, 전력망, 안전 체인, 토크, 메인 샤프트, 타워베이스, 바람 게이지 등 매개 변수의 포괄적 인 표시를 실현, 각 모듈의 오류 및 추세 그래프.

3.3 실시간 데이터 표시

풍력 발전 단지의 초안 팬, 변전소 및 기타 장비에는 작동 전기 데이터, 온도, 장비의 진동 및 기타 매개 변수는 실시간으로 발생하며 이상이있을 경우 적시에 경고합니다.

3.4 전력 관리

활성 및 반응성 매개 변수의 표시, 능동 및 무효 전력 및 기타 기능의 제어 및 조정은 기업의 운영 비용을 효과적으로 줄이고 에너지 절약 및 배출 감소 목표에 대한 데이터 지원을 제공 할 수 있습니다.

3.5 생산 보고서

풍력 발전, 풍력 발전 단지 성능 지표 및 단위 신 에너지와 같은 중요한 매개 변수에 대한 보고서 기능 표시 및 보고서 기능, 시간 차원 (일, 월 및 연도) 에 따라 각 풍력 발전 장비의 운영 통계를 지원합니다. 일, 월 및 연도의 쿼리 방법에 따라 중요한 매개 변수가 항목별로 분류되고 계산되며 보고서가 생성됩니다.

3.6 통계 분석

다양한 통계 분석 기능을 지원하고, 데이터의 잠재적 가치를 완전히 활용하고, 에너지 절약 최적화 솔루션을 제공하고, 관리자를위한 의사 결정 기반을 제공합니다. 실현 가능한 방식으로 기업의 관리 수준을 향상시키고 마침내 에너지 절약, 배출 감소 및 과학 생산의 목표를 달성하십시오. 분석 방법에는 오류 통계, 전력 곡선, 가용성 통계, 풍속 다이어그램, 풍속 전력 보고서, 월간 및 일일 활용 및 가동 중지 시간 통계 등이 포함됩니다.

참조:

[1] Acril Enterprise Microgrid 설계 및 응용 프로그램 매뉴얼. 버전 2022.05