Solution de système de surveillance centralisé pour les parcs éoliens

Résumé:En tant que source d'énergie propre, la capacité installée des parcs éoliens a augmenté rapidement ces dernières années.ils sont situés dans des endroits éloignés, avec des installations dispersées et des environnements difficiles.Les parcs éoliens ont besoin d'un système de surveillance à distance pour faciliter l'exploitation et l'entretien du personnel afin de gérer plus efficacement les opérations des parcs éoliens.

Le mot clé:parc éolien, système de surveillance centralisé, boîte de mesure et dispositif de commande du transformateur

1.Équipement électrique pour parcs éoliens

La cabine supérieure de chaque groupe électrogène est équipée d'un générateur à turbine, et l'extrémité avant est une lame de ventilateur réglable.Le système peut régler l'angle d'inclinaison de la lame du ventilateur en fonction des différentes conditions du vent. La vitesse générale de la lame du ventilateur est de 10-15 tours par minute, à travers la boîte de vitesses peut être réglée à une vitesse de 1500 tours par minute pour entraîner le générateur.Un PLC industriel est également configuré dans la salle des machines pour le contrôle et la collecte de données connexesLa vitesse du vent, la direction du vent, la vitesse de rotation, la puissance active et la puissance réactive de la production d'électricité et d'autres données connexes sont collectées par le PLC.et le générateur est contrôlé en temps réel à travers les données collectéesSur la terre ferme, un boîtier transformateur est installé au bas de la tour éolienne pour accélérer et converger.plusieurs éoliennes sont propulsées une fois et connectées en parallèle pour converger vers la sous-station de propulsionLe 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 alimenté à 10 kV ou 35 kV par le boîtier transformateurAprès plusieurs confluences parallèles, elles sont connectées à la barre latérale de basse tension de la sous-station step-up, puis alimentées à 110 kV ou plus par le transformateur principal dans le réseau.

Différente de l'énergie éolienne terrestre, en raison de l'environnement difficile de l'énergie éolienne offshore (haute humidité, forte densité de sel),le transformateur de type sec utilisé pour la propulsion primaire est intégré dans le compartiment moteur du ventilateur à affûtage, ce qui non seulement résout le problème de l'empreinte de l'ensemble de l'unité, mais évite également la difficulté de protection causée par l'installation du transformateur à une position inférieure.

Figure 1 Schéma schématique du câblage électrique du parc éolien

2- Équipement de protection et de mesure et de contrôle pour les parcs éoliens

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 connectionLe réseau électrique comporte un grand nombre et des types d'équipements électriques.et toute défaillance de tout maillon affectera le fonctionnement normal du parc éolienPar conséquent, il est nécessaire de mettre en place des dispositifs de protection et de mesure et de contrôle dans tous les maillons du parc éolien afin de surveiller de manière globale 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 la protection des parcs éoliens

2.1 Dispositif de mesure et de commande du boîtier transformateur

Afin de réduire les pertes de ligne dans les parcs éoliens terrestres, une station de propulsion de type boîte de 0,69/35 ((10) kV est généralement installée à côté de l'éolienne.La distance entre les éoliennes du parc éolien est de centaines de mètres.Les transformateurs step-up sont situés en plein champ et l'environnement naturel est relativement difficile, ce qui rend l'inspection manuelle difficile.Le dispositif de mesure et de commande du transformateur de type boîte est le noyau du système de surveillance du parc éolienLe dispositif de mesure et de commande de la station de commande peut protéger et surveiller à distance la station de commande éolienne,Il s'agit d'un système de signalisation à distance.La mise en place d'un système d'exploitation et d'entretien des parcs éoliens est une étape essentielle dans la mise en œuvre de l'approche de l'éolien.

Figure 3 Appareil de mesure et de commande de la station-boîte du parc éolien

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

2.2 Mesure et contrôle de la protection des lignes latérales et des barres de bus à basse tension

Plusieurs éoliennes sont poussées à 35 (10) kV pour la première fois, puis connectées en parallèle pour former un circuit relié à la barre latérale basse tension de la sous-station step-up. Afin d'assurer une surveillance complète, la ligne est équipée de dispositifs de protection de la ligne, d'instruments multifonctionnels de mesure et de contrôle, de dispositifs de surveillance de la qualité de l'énergie,et les dispositifs de mesure de température sans fil pour réaliser la surveillance en temps réel de la protection électrique de la ligne, de mesure et de température, et les barres latérales de basse tension sont équipées de dispositifs de protection de l'arc.

Tableau 1 Mesure et configuration de la ligne latérale à basse tension, de la protection par la barre de bus

2.3 Mesure et contrôle de la protection du transformateur principal

Après que la production d'énergie de l'éolienne est confluée par la barre latérale de basse tension, elle est augmentée à 110 kV par le transformateur principal et connectée au réseau.Le transformateur principal est équipé d'une protection différentielle, haute protection de secours, faible protection de secours, protection non électrique, dispositif de mesure et de contrôle, régulateur de température du transformateur et émetteur d'engrenages pour réaliser la protection,fonction de mesure et de commande du transformateur principal, et l'installation d'un écran de groupe centralisé.

Tableau 2 Mesure de la protection du transformateur principal et configuration de commande

2.4 Mesure et contrôle de la protection des lignes haute tension

L'énergie électrique produite par le parc éolien est augmentée deux fois à 110 kV, puis intégrée au réseau électrique.protection à distance, des dispositifs de protection contre les îlots et des dispositifs de mesure et de contrôle.

Tableau 3 Mesure et configuration de commande de la protection des lignes de 110 kV

3Système de surveillance des parcs éoliens

La plateforme de surveillance du parc éolien permet de surveiller, de contrôler et de gérer l'état de fonctionnement du parc éolien et les données en temps réel des éoliennes,améliore la fiabilité et l'efficacité opérationnelle du parc éolien, réduit les coûts d'entretien et réalise une gestion intelligente.

Le parc éolien couvre une superficie relativement grande et l'équipement est dispersé.Si les conditions le permettent, le réseau d'anneaux redondants en 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 Diagramme du système de surveillance des parcs éoliens

Les données de l'unité PLC du ventilateur de tirage et du dispositif de mesure et de commande du boîtier de transformateur sont téléchargées sur le serveur de données de la salle de commande par le biais du réseau d'anneaux de fibres optiques.et les données du système d'automatisation complet de la station de rappel sont téléchargées sur le serveur de données via l' EthernetLes émetteurs, les systèmes à courant continu et autres appareils intelligents sont connectés à la machine de gestion des communications pour télécharger les données sur le serveur.

3.1 Surveillance des parcs éoliens

Affichage complet des paramètres de base de l'ensemble du ventilateur de tirage 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,La surveillance annuelle de la production d'électricité est pratique pour la surveillance en temps réel de l'état de fonctionnement du ventilateur de tirage.

3.2 Surveillance de l'équipage

Surveiller les paramètres et l'état de contrôle de chaque module de commande de l'unité, y compris: inclinaison, pivotement, boîte de vitesses, générateur, station hydraulique, salle des machines, convertisseur, réseau électrique, chaîne de sécurité, couple,échafaudage, base de tour, éolien, etc. Réaliser l'affichage complet des paramètres, des défauts et des graphiques de tendance de chaque module.

3.3 Affichage des données en temps réel

Le ventilateur à courant d'air, les sous-stations et 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 autres paramètres de l'équipement en temps réel, et donner des avertissements en temps opportun en cas d'anomalies.

3.4 Gestion de l'énergie

l'affichage des paramètres actifs et réactifs, 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 Rapport de production

afficher et rendre compte des fonctions de rapport pour des paramètres importants tels que la puissance éolienne, les indicateurs de performance des parcs éoliens et l'unité de nouvelle énergie,les statistiques de fonctionnement et de support de chaque équipement de parc éolien selon la dimension temporelle (jourSelon la méthode de requête jour, mois et année, les paramètres importants sont classés et comptés par poste, 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 permettant d'économiser de l'énergie, fournir une base de décision pour les gestionnaires,améliorer de manière viable le niveau de gestion des entreprisesLes méthodes d'analyse comprennent: les statistiques de défaillance, la courbe de puissance, les statistiques de disponibilité, le schéma de la rose du vent,Rapport sur la puissance de la vitesse du vent, statistiques mensuelles et quotidiennes sur l'utilisation et les temps d'arrêt, etc.

Les références:

[1] Manuel de conception et d'application des microréseaux d'entreprise Acrel. Version 2022.05