風力發電場集中監控系統解決方案

文章更新時間：2023-10-27　點擊量：1041

摘要：作為清潔能源之一，近年來風力發電場的裝機容量迅速增長。8月17日，國家能源局發布了1-7月全國電力工業統計數據。截至7月底，我國發電裝機容量累計約27.4億千瓦，同比增長11.5%。其中，太陽能發電裝機容量約4.9億千瓦，同比增長42.9%；風電裝機容量約3.9億千瓦，同比增長14.3%。風電場分為陸上風電和海上風電。一般位于偏遠地區，安裝分散，環境惡劣。因此，風電場需要一套遠程監控系統，方便運維人員管理風電場的運行。

1風力發電場電氣設備

每個發電機組的頂部倉庫配備渦輪發電機，前端是可調角度的葉片。系統可根據不同的風力條件調整葉片的傾斜角度，葉片的一般轉速為10～15轉/分，通過變速箱可調節到1500轉/分的轉速驅動發電機。倉庫還配備了工業PLC來控制和收集相關數據，通過PLC收集風速、風向、轉速、發電有功功率和無功功率等相關數據，并通過收集的數據實時控制發電機。風機塔底部的箱式變壓器也設置在陸地上，負責升壓和匯流。根據功率和地理條件，多臺風機一次升壓后并聯匯流連接到升壓變電站，通過升壓變壓器進一步提高電壓，然后并入大電網為電網輸送電能。風力發電場電氣接線示意圖如圖1所示。風扇發出的電壓一般為0.69kV，箱式變壓器升壓為10kV或35kV。多個并聯匯流后，連接到升壓變電站的低壓側母線，通過主變壓器升壓至110kV或更高電壓等級后再次連接到電網。

與陸上風電不同，海上風電由于環境惡劣（濕度高、鹽密度高），一次性加壓的干式變壓器集成在風機倉庫內，既解決了整個機組的占地面積問題，又避免了變壓器安裝在較低位置帶來的保護困難。b86a22452754ee1401c84b92d75c7f

圖1風力發電場電氣接線示意圖

2風力發電場的保護和測控設備

風力發電場從風機發電-升壓箱變壓器-匯流-升壓站中壓母線-主變壓器-升壓站高壓母線-高壓出線-電網并網，中間需要兩次升壓后并入電網。電氣設備的數量和種類很多，任何環節的故障都會影響風力發電場的正常運行。因此，需要在風力發電場的各個環節設置保護和測控裝置，以監測風力發電場的運行狀態。圖2顯示了風力發電場保護和測控裝置配置的示意圖。

圖2風力發電場保護測控裝置配置圖

3箱變量控制裝置

為了減少陸上風力發電場的線路損耗，風機旁一般配備0.69/35(10)kV箱式升壓站。風電場各風機間距數百米，遠離集控室；升壓變壓器在開放的野外，自然環境惡劣，不方便人工檢查，使得箱式變壓器測控成為風電場監控的難點。箱式變壓器測控裝置是風電場監控系統的核心部件，實現了箱式變壓器的智能化管理。箱式變壓器測控裝置可保護和遠程監控風電箱式變壓器，實現“遙信、遙控、遙控、遙控"功能，大大提高了風電場的運維效率。

圖3風力發電場箱變測控裝置

AM6-PWC箱變保護測控裝置是一種集保護、測控、通信于一體的裝置，針對風電和光伏升壓變的不同要求，其功能配置如下表所示。

4低壓側線及母線保護測控測控

經過*一次升壓為35(10)kV后，多臺風機并聯為一個電路，連接到升壓變電站的低壓側母線。當風電場風機數量較多時，也有更多的線路匯入升壓變電站的低壓側母線。為實現監測，線路配置線路保護裝置、多功能測控儀表、電能質量監測裝置和無線溫度測量裝置，實現線路電氣保護、測量和溫度的實時監測。低壓側母線配備弧光保護裝置

表1低壓側線路、母線保護測控配置