Inteligenta Monitorado-Sistemo por Ventfarmoj: Dizajno & Realigo
1.Fono
La vent-energia generado transformas la kineta energion de la vento en mekanan energion, kaj poste transformas tiun mekanan energion en elektran energion — tio estas vent-energia generado.
La principo de vent-energia generado implicas uzi la venton por turni la flugilojn de la vent-turbo, kiuj poste drivas la ŝanĝveturilon por pligrandigi la rotacian rapidon, do drivas la generanton por produkti elektron.
Sub la kreskanta energi-demando de Ĉinio, la vent-energia generado daŭre disvastiĝas, kaj la konstruado de vent-farmoj intensifiĝas. Unu sola energia kompanio povas administri plurajn vent-farmojn, kiuj ofte estas disvastigitaj tra malsamaj geografiaj regionoj. Krome, depende de sia amplekso, unuopa vent-farmo povas konsisti el dektoj al centoj de vent-turbinoj. Pro tiuj kondiĉoj, ĉiu vent-farmo estas ekipita kun sia propra energimonitora sistemo. Tamen, la centraligita administrado de pluraj vent-farmoj prezentas signifajn defiojn. Por solvi tiun problemon, la starigo de centralaj kontrolcentroj (Centralaj Kontrolcentroj) provizas efikan solvon.
Kiel rezulto, dum la retado kaj inteligentigo de vent-farmoj plibonorigas la produktadon kaj administradon, ili ankaŭ kreas novajn atakvektorojn por malbonintenculoj. En lastaj jaroj, cibersecuraj incidentoj en la energisektoro okazis ofte, metante la elektra industrio sub kreskantaj securaj danĝeroj kaj defioj.
2. Vent-Turbina Kontrolsistema
Kompleta aŭtomata kontrolsistema estas bezonata por la operacio kaj protektado de vent-turbinoj. Tiu sistema devas esti kapabla aŭtomate starti la turbino, kontroli la mekanan flugilreguladmechanisman, kaj sekure fermi la turbino sub ambaŭ normalaj kaj abnormaj kondiĉoj. Krom la kontrolfunkcioj, la sistema ankaŭ faras monitoradtaskojn — provizante informojn kiel operacia stato, ventrapido, kaj ventdirekto.
La vent-turbina kontrolsistema konsistas el tri ĉefaj komponantoj:
Turo-Bazo Ĉefa Kontrolŝranko
Nakelo Kontrolŝranko
Hub Kontrolŝranko
La Vent-Energi Kontrolunito (VEKU) servas kiel la kernkontrolilo por ĉiu turbino kaj estas distribuita en la turo kaj nakelo de la turbino.
2.1 Turo-Baza Kontrolstacio
La turo-baza kontrolstacio — ankaŭ konata kiel la ĉefa kontrolŝranko — estas la kerno de la vent-turbina kontrolado, ĉefe konsistanta el kontrolilo kaj I/O moduloj. La kontrolilo uzas 32-bitan procesilan, kaj la sistema funkcias sur forta realtempa operaciasistema. Ĝi ekzekutas kompleksan ĉefan kontrolan logikon kaj komunikas en realtempo kun la nakela kontrolŝranko, regula sistema, kaj konvertila sistema per kampebuso, certigante ke la turbino funkciu sub optimalaj kondiĉoj.
La turo-baza ŝranko inkluzivas:
PLC ĉefstacio
RTU (Malproksima Terminala Unuo)
Industria Eterŝtala intersvico
UPS elektroprovizo
Tuŝekrano (por loka monitorado kaj operacio)
Butonoj, indikiloj, minimumaj circuitrompoj, relajoj
Eldoniloj, ventililoj
Terminalblokoj
2.2 Nakela Kontrolstacio
La nakela kontrolstacio kolektas sensorajn signalojn de la turbino, inkluzive de temperaturo, premo, rotacia rapido, kaj ambientaj parametroj. Ĝi komunikas kun la ĉefa kontrolstacio per kampebuso. La ĉefa kontrolilo uzas la nakelan kontrolŝrankon por administri la turnadan kaj kablonenkovran funkciojn. Krome, ĝi kontrolos auxiliagxojn, oleopompojn, kaj refrezigilojn en la nakelo por manteni la optiman performon de la turbino.
La nakela kontrolŝranko konsistas el:
Nakela PLC stacio
Elektroproviza modulo
FASTBUS servilmodulo
CANBUS mastrmodulo
Eterŝtalmodulo (por loka PC-maintenada aliro)
Digitalaj kaj analogaj I/O (DIO, AIO) moduloi
Circuitrompoj, relajoj, butonoj
2.3 Regula Sistema
Grandaj vent-turbinoj (super 1 MW) kutime uzas aŭ hidraulan aŭ elektran regulan sistemon. La regula sistema uzas antaŭan kontrolilon por regi la regulajn aktuatorojn de la tri turbina flugiloj. Kiel ekzekutanta unuo de la ĉefa kontrolilo, ĝi komunikas per CANopen por regi la angulojn de la flugiloj por optimala performo.
La regula sistema inkluzivas rezervan elektroprovizon kaj sekuran ĉenon por certigi emergan fermadon sub kritikaj kondiĉoj.
La hub kontrolŝranko inkluzivas:
Hub PLC stacio
Servodrive unuoj
Emerga regula baterio kaj monitora unuo
Emerga regula modulo
Overspeed protektrelajo
Minimumaj circuitrompoj, relajoj, terminalblokoj
Butonoj, indikiloj, kaj maintenaj butonoj
2.4 Rezerva Emerga Sekura Ĉenosistema
La rezerva emerĝa sekura ĉeno estas hardware-bazita protektmekanismo sendependa de la komputila kontrolsistema. Eĉ se la kontrolsistema malsukcesas, la sekura ĉeno restas funkcianta. Ĝi konektas gravajn erarajn kondiĉojn — tiuj kiuj povus kaŭzi katastrofan damaĝon al la vent-turbino — en unu serian circuiton. Kiam aktiviĝas, la sekura ĉeno iniciatas emerĝan fermadon, diskonigante la turbinon de la reto, do maksimume protektante la tutan sistemon.
3. Sistemarkitekturo kaj Funkcia Resumo
La vent-farma energimonitora sistema konsistas el la jenaj ĉefaj komponantoj:
Lokaj Vent-Turbina Kontrolunitoj (VEKUoj)
Havtuta redundant-ringa fibro-optika etereca reto
Malproksimaj superaj operatorstacioj
La lokaj vent-turbina kontrolunitoj estas la kernkontroliloj por ĉiu turbino, responsaj pri parametra monitorado, aŭtomata enerĝigenerado, kaj equiprotektado. Ĉiu turbino estas ekipita kun loka HMI (Hom-Maŝina Interfaco) por loka operacio, komisionado, kaj maintenado.
La havtuta redundant-ringa fibro-optika etereco servas kiel la datavejo de la sistema, transsendante realtempajn turbinajn datumojn al la supera monitora sistema.
La supera operatorstacio estas la operacia monitora centro de la vent-farmo. Ĝi provizas kompletan turbinstaton monitoradon, parametrajn alarmojn, kaj realtemp/historia datumregistron kaj montrado. Operatoroj povas monitori kaj kontroli ĉiujn turbinon el la centra kontrolsalono.
3.1 Kampa Kontrola Nivelo
La kampa kontrola nivelo konsistas el la jenaj ĉefaj komponantoj:
Turo-bazo ĉefa kontrolŝranko
Nakela kontrolŝranko
Regula sistema
Konvertila sistema
Loka HMI (Hom-Maŝina Interfaco) stacio
Industria etereca intersvico
Kampebusa komunikada reto
UPS elektroprovizo
Rezerva emerĝa fermosistema
La Vent-Turbina Kontrolunito (VEKU) en la kampa nivelo estas la kernkontrolilo por ĉiu vent-turbino. Ĝi estas responda pri realtempa parametra monitorado, aŭtomata enerĝigenerado, kaj equiprotektado. Ĉiu turbino estas ekipita kun loka HMI interfaco, kiuj ebligas lokan operacion, komisionadon, testadon, kaj maintenadon.
3.2 Centra Monitora Nivelo
La centra monitora nivelo estas la operacia kerno de la vent-farmo, provizanta kompletan monitoradon de turbinstaton, parametrajn alarmojn, kaj realtemp/historia datumregistron kaj montrado. Operatoroj povas monitori kaj kontroli ĉiujn turbinon el la centra kontrolsalono.
Tiu nivelo ankaŭ ebligas supervizi kaj kontroli klavajn sub-sistemojn, inkluzive:
Hidraulica sistema
Meteorologia sistema
Elektra regula sistema
Ŝanĝveturila sistema
Turnada sistema kaj turnada kontrolado
Per integrita SCADA funkcio, la centra monitora nivelo certigas efikan, sekuran, kaj fidindan operacion de la tuta vent-farmo.
