حل نظام مراقبة مركزي لمزارع الرياح

ملخص:كواحد من مصادر الطاقة النظيفة ، نمت القدرة المثبتة لمزارع الرياح بسرعة في السنوات الأخيرة. تنقسم مزارع الرياح إلى مزارع الرياح البرية ومزارع الرياح البحرية.هم يقعون في أماكن نائية، مع المنشآت المنتشرة والبيئات القاسية.تحتاج مزارع الرياح إلى نظام مراقبة عن بعد لتسهيل عمل الموظفين في مجال التشغيل والصيانة لإدارة عمليات مزارع الرياح بكفاءة أكبر.

كلمة رئيسية:مزرعة الرياح، نظام مراقبة مركزي، جهاز قياس وتحكم المحول الصندوقي

1المعدات الكهربائية لمزارع الرياح

يتم تجهيز المقصورة العليا لكل مجموعة مولدة بمولد توربين ، والنهاية الأمامية هي شفرة مروحة قابلة للتعديل.يمكن للنظام ضبط زاوية ميل من شريحة المروحة وفقا لظروف الرياح المختلفةالسرعة العامة للشفرة المروحة هي 10-15 نقاط دورة في الدقيقة، من خلال علبة التروس يمكن ضبطها إلى سرعة 1500 دورة في الدقيقة لدفع مولد.يتم تكوين PLC الصناعية أيضا في غرفة الآلات للسيطرة وجمع البيانات ذات الصلةيتم جمع سرعة الرياح، اتجاه الرياح، سرعة الدوران، الطاقة النشطة والطاقة التفاعلية لتوليد الطاقة وغيرها من البيانات ذات الصلة من خلال PLC،ويتم التحكم في المولد في الوقت الحقيقي من خلال البيانات التي تم جمعهاعلى اليابسة، يتم تثبيت محول مربع في أسفل برج الرياح ليكون مسؤولا عن تعزيز والتقارب. وفقا للطاقة والظروف الجغرافية،يتم تعزيز توربينات الرياح المتعددة مرة واحدة وتتصل بالتوازي للتقارب مع محطة الفرعية المعززة. إرسال الكهرباء إلى الشبكة. يتم عرض مخطط الأسلاك الكهربائية لمزرعة الرياح في الشكل 1. الجهد المنبعث من المروحة هو عموما 0.69kV،والذي يتم تعزيزه إلى 10kV أو 35kV بواسطة محول الصندوقبعد التقاءات المتوازية المتعددة، يتم توصيلها بجهاز التوصيل الجانبي منخفض الجهد في محطة التحويل، ومن ثم يتم تعزيزها إلى 110kV أو أعلى من قبل المحول الرئيسي إلى شبكة الكهرباء.

تختلف عن طاقة الرياح البرية ، بسبب البيئة القاسية لطاقة الرياح البحرية (رطوبة عالية ، كثافة ملح عالية) ،يتم دمج المحول من النوع الجاف المستخدم في الزيادة الأساسية في حجرة المحرك في مروحة المسح، والذي لا يحل مشكلة البصمة الكاملة للوحدة، ولكن أيضا يتجنب صعوبة الحماية الناجمة عن تركيب المحول في وضع أقل.

الشكل 1 مخطط للأسلاك الكهربائية لمزارع الرياح

2معدات الحماية والقياس والتحكم لمزارع الرياح

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، يجب تعزيز الوسط مرتين قبل دمجها في الشبكة الشبكة الكهربائية لديها عدد كبير وأنواع من المعدات الكهربائية،وأي فشل في أي رابط سيؤثر على التشغيل الطبيعي لمزرعة الرياحلذلك ، من الضروري إنشاء أجهزة حماية وقياس ومراقبة في جميع روابط مزرعة الرياح لمراقبة حالة تشغيل مزرعة الرياح بشكل شامل.الشكل 2 هو رسم مخطط لتكوين أجهزة الحماية وقياس التحكم في مزرعة الرياح.

الشكل 2 مخطط تكوين أجهزة قياس وقيادة الحماية لمزارع الرياح

2.1 جهاز قياس وتحكم محول الصندوق

من أجل الحد من فقدان الخط في مزارع الرياح البرية ، يتم تثبيت محطة دعم من نوع الصندوق 0.69/35 ((10) كيلو فولت عادةً بجانب توربينات الرياح.المسافة بين توربينات الرياح في مزرعة الرياح هي مئات الأمتار، والتي هي بعيدة عن غرفة التحكم المركزية. المحولات الخطوة إلى أعلى تقع في الميدان المفتوح، والبيئة الطبيعية قاسية نسبيا، مما يجعل التفتيش اليدوي صعبا.جهاز القياس والتحكم في المحول من نوع الصندوق هو الجزء الأساسي من نظام مراقبة مزرعة الرياح، الذي يدرك الإدارة الذكية للمحول من نوع الصندوق. جهاز قياس ومراقبة محطة الصندوق يمكن أن تحمي وتراقب عن بعد محطة طاقة الرياح الصندوق،تدرك تماما وظائف "الإشارة عن بعد، والقياس عن بعد، والتحكم عن بعد، والتنظيم عن بعد" وتحسين كفاءة تشغيل ومحافظة المزارع الرياحية.

الشكل 3 جهاز قياس ومراقبة محطة الصندوق في مزرعة الرياح

جهاز قياس ومراقبة حماية المحول من نوع الصندوق AM6-PWC هو جهاز متكامل يدمج الحماية والقياس والتحكم.والاتصالات المتعلقة بالمتطلبات المختلفة لمحولات طاقة الرياح والطاقة الشمسيةيتم عرض تكوينه الوظيفي في الجدول أدناه.

2.2 قياس ومراقبة حماية الخط الجانبي والشريط الرئيسي منخفضة الجهد

يتم زيادة طاقة توربينات الرياح المتعددة إلى 35 (10) كيلو فولت للمرة الأولى ثم يتم توصيلها بالتوازي لتشكيل دائرة متصلة بشريط الحافز الجانبي منخفض الجهد في محطة التحول. من أجل تحقيق مراقبة شاملة، تم تجهيز الخط بأجهزة حماية الخط، وأجهزة قياس ومراقبة متعددة الوظائف، وأجهزة مراقبة جودة الطاقة،وأجهزة قياس درجة الحرارة اللاسلكية لتحقيق مراقبة في الوقت الحقيقي للحماية الكهربائية للخط، والقياس ودرجة الحرارة، ومدفوعة بجهازات حماية القوس.

الجدول 1 خط الجانب منخفض الجهد وقياس حماية شريط الحافلة وتكوين التحكم

2.3 قياس ومراقبة حماية المحول الرئيسي

بعد أن يتم دمج توليد طاقة توربينات الرياح من خلال شريط الحافلة الجانبي منخفض الجهد ، يتم تعزيزه إلى 110kV من خلال المحول الرئيسي ويتم توصيله بالشبكة.المحول الرئيسي مجهز بحماية التفاضل، حماية احتياطية عالية ، حماية احتياطية منخفضة ، حماية غير كهربائية ، جهاز قياس ومراقبة ، تحكم درجة حرارة المحول ، ونقل التروس لتحقيق الحماية ،وظيفة القياس والتحكم في المحول الرئيسي، وتثبيت شاشة مجموعة مركزية.

الجدول 2 قياس حماية المحول الرئيسي وتكوين التحكم

2.4 قياس ومراقبة حماية خطوط التوتر العالي

يتم تعزيز الطاقة الكهربائية المولدة من حديقة الرياح مرتين إلى 110kV ومن ثم يتم دمجها في شبكة الكهرباء.حماية المسافة، الحماية ضد التجذير، وأجهزة القياس والتحكم.

الجدول 3 قياسات وتكوينات تحكم حماية الخط 110 كيلو فولت

3نظام مراقبة مزرعة الرياح

منصة مراقبة مزرعة الرياح تحقق مراقبة ومراقبة وإدارة حالة تشغيل مزرعة الرياح والبيانات في الوقت الحقيقي من توربينات الرياح،تحسين موثوقية وكفاءة تشغيل حديقة الرياح، يقلل من تكاليف الصيانة، ويحقق إدارة ذكية.

تغطي حديقة الرياح مساحة كبيرة نسبياً ، والمعدات منتشرة. يمتلك النظام متطلبات عالية نسبياً لمصداقية اتصالات البيانات وأداء الوقت الحقيقي.إذا سمحت الظروف، يمكن استخدام شبكة الحلقات الزائدة من الألياف الضوئية لجمع البيانات والاتصالات ، ويمكن أيضًا استخدام طريقة LORA اللاسلكية لنقل البيانات.

الشكل 4 مخطط نظام مراقبة مزرعة الرياح

يتم تحميل بيانات وحدة المروحة المضغوطة PLC وجهاز قياس وتحكم المحول الصندوقي إلى خادم البيانات في غرفة التحكم من خلال شبكة حلقة الألياف الضوئية ،ويتم تحميل البيانات من نظام الأتمتة الشاملة لمحطة الدفع إلى خادم البيانات من خلال شبكة Ethernetيتم توصيل أجهزة الإرسال وأنظمة التيار المستمر والأجهزة الذكية الأخرى إلى آلة إدارة الاتصالات لتحميل البيانات إلى الخادم.

3.1 مراقبة مزارع الرياح

عرض شامل للمعلمات الأساسية لمروحة مشروع مزرعة الرياح بأكملها (بما في ذلك سرعة الرياح، والطاقة، والسرعة، وما إلى ذلك) ، ويمكن أن تدرك توليد الطاقة اليومية، وتوليد الطاقة الشهرية،المراقبة السنوية لتوليد الكهرباء مريحة لمراقبة في الوقت الحقيقي للحالة التشغيلية لمروحة السحب.

3.2 مراقبة الطاقم

مراقبة المعلمات وحالة التحكم في كل وحدة تحكم في الوحدة، بما في ذلك: التراجع، التأرجح، علبة التروس، مولد، محطة هيدروليكية، غرفة المحركات، محول، شبكة الطاقة، سلسلة السلامة، عزم الدوران،العمود الرئيسي، قاعدة البرج، مقياس الرياح، الخ تحقيق العرض الشامل للمعلمات والخلل ورسومات الاتجاه من كل وحدة.

3.3 عرض البيانات في الوقت الحقيقي

مروحة المسح، المحطات الفرعية وغيرها من المعدات في مزرعة الرياح مجهزة بأجهزة استشعار ومعدات مراقبة التي يمكن أن تجمع البيانات الكهربائية التشغيلية، درجة الحرارة،الاهتزاز والمعايير الأخرى للمعدات في الوقت الحقيقي، وإعطاء تحذيرات في الوقت المناسب في حالة وجود تشوهات.

3.4 إدارة الطاقة

عرض المعلمات النشطة والفاعلة، 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 تقرير الإنتاج

وظائف عرض وتقديم تقارير عن المعلمات الهامة مثل طاقة الرياح ومؤشرات أداء مزارع الرياح ووحدة الطاقة الجديدة.وإحصاءات الدعم لتشغيل كل معدات مزرعة الرياح حسب البعد الزمني (يوموفقًا لطريقة الاستفسار من اليوم والشهر والسنة ، يتم تصنيف المعلمات المهمة والحساب حسب البند ، ويتم إنشاء التقرير.

3.6 التحليل الإحصائي

دعم مجموعة متنوعة من وظائف التحليل الإحصائي، واستغلال القيمة المحتملة للبيانات، وتوفير حلول تحسين توفير الطاقة، وتوفير أساس لاتخاذ القرارات للمديرين،تحسين مستوى إدارة الشركات بطريقة ممكنة، وتحقيق هدف توفير الطاقة، والحد من الانبعاثات والإنتاج العلمي. وتشمل طرق التحليل: إحصاءات الأخطاء، منحنى الطاقة، إحصاءات التوافر،تقرير طاقة سرعة الرياحإحصاءات الاستخدام الشهري واليومي وأوقات التوقف الخ

المراجع:

[1] دليل تصميم وتطبيق Acrel Enterprise Microgrid. الإصدار 2022.05