Smartr viðvörunarkerfi fyrir vindorkar: Hönnun & framkvæmd

1. Bakgrunnur

Vindorkugjöf nýtur orku vindar til að búa til vélorku, sem svo er breytt í raforku—þetta er vindorkugjöf.
Principið bak við vindorkugjöf er að nota vind til að snúa blaðum vindkvaðsins, sem svo dreifa hryggjarkassa til að auka snúningahraða, þannig að hreyfa framleiðslu af rafmagni.

Undir auknum orkuröskun á Kína hefur vindorkugjöf verið að stækka, og bygging vindparka hefur verið að auka. Eitt orkufyrirtæki getur stjórnað mörgum vindparkum, sem eru oft dreifð yfir mismunandi geografísku svæði. Auk þess, eftir stærð, geta einstakir vindparkar haft tölur til hundraða vindkvaða. Vegna þessa eru hverjar vindparkar úrustuðar með eigin orkuvaktarkerfi. En samhæfð stjórnun margra vindparka gefur mikilvægar auðlindir. Til að leysa þetta máli, gerir stofnun samhæfðrar stjórnunarstöðvar (Central Control Centers) gildan lausn.

Svo, með því að netkerfi og tríði í vindparkum bæta framleiðslu og stjórnunarafla, skapa þau einnig nýjar angrepsvegar fyrir illviljaða aðila. Í nýlegum árum hafa orkutryggingarhendingar orkuverðs komið oft, sem setja orkuviðskipta fyrir auknar öryggisdreifingar og auðlindir.

2. Stjórnakerfi Vindkvaða

Fyrir keyrslu og vernd vindkvaða er nauðsynlegt að hafa fulla sjálfvirka stjórnakerfi. Þetta kerfi skal vera kapabel til að sjálfkrafa byrja kvaðinn, stjórna vélbundið blöðum, og örugglega slökkva á kvaðanum undir bæði venjulegum og óvenjulegum áстояниях. Помимо функций управления, система также выполняет задачи мониторинга — предоставляя информацию, такую как состояние работы, скорость и направление ветра.

Stjórnakerfi vindkvaða samanstendur af þrem helstu atriðum:

• Stýraskáp við torfinni

• Stýraskáp í hússtoli

• Stýraskáp í spjótinu

Vindorkustýri (WPCU) virkar sem kjarnastýri fyrir hvern kvað og er dreift innan torfs og hússtols kvaðsins.

2.1 Stýrastöð við torfinni

Stýrastöð við torfinni, sem er einnig kend sem stýraskáp, er miðpunktur stjórnunar vindkvaða, aðallega samsett úr stýrimynd og I/O mödulum. Stýrimynd notar 32-bits tölvuprócessor, og kerfið keyrir á sterka rauntíma kerfinu. Það keyrir flóknar aðalstýrslu og samskiptir í rauntíma við stýraskáp í hússtolinum, stýrslu blöðanna, og umskiptakerfi, á meðan að tryggja að kvaðinn keyri undir bestu skilyrðum.

Stýraskáp við torfinni inniheldur:

• PLC stýristöð

• RTU (Remote Terminal Unit)

• Industríulegt Ethernet skiptari

• UPS straum

• Snertiskjá (til staðbundins vaktar og stjórnunar)

• Knappar, bili, minikringlur, relæ

• Hitagerðarefni, vif

• Klemmur

2.2 Stýrastöð í hússtolinum

Stýrastöð í hússtolinum safnar sensorasignaalum frá kvaðanum, eins og hiti, þrýstingi, snúningahraða, og umhverfisparametrar. Það samskiptir við stýrastöðina við torfinni via fieldbus. Aðalstýrimynd notar stýraskáp í hússtolinum til að stjórna snúningi og losun á snertingum. Auk þess, stýrir það hjálparmotorum, olíupumpum, og kjólavifum innan hússtolsins til að halda kvaðanum í bestu stöðu.

Stýraskáp í hússtolinum samanstendur af:

• PLC stöð í hússtolinum

• Straumamóðul

• FASTBUS slave móðul

• CANBUS master móðul

• Ethernet móðul (til staðbundins PC viðskipta)

• Digital og anaðalog I/O (DIO, AIO) móðul

• Kringlur, relæ, skiptir

2.3 Stýrsla blöðanna

Stórir vindkvaðar (yfir 1 MW) nota oft hydrauliska eða rafmagns stýrslu blöðanna. Stýrslu blöðanna notar front-end stýrimynd til að regla stýrsluþættina fyrir þrjú blöð kvaðsins. Sem framkvæmda aðila aðalstýrimynds, samskiptir það via CANopen til að stilla blöðskap á blöðunum fyrir besta framleiðslu.

Stýrslu blöðanna inniheldur varðveitarskyldu og öryggischain til að tryggja núversk slökkt á kvaðanum við mikilvæga skilyrði.

Stýraskáp í spjótinu inniheldur:

• PLC stöð í spjótinu

• Servódrifmyndir

• Núversk stýrslubatri og mælingamynd

• Núversk stýrslumóðul

• Yfirhraðaverndarkringla

• Minikringlur, relæ, klemmur

• Knappar, bili, og viðskiptaskiptir

2.4 Varðveitarskylda Öryggischain

Varðveitarskylda öryggischain er vegnafræðileg verndarmikið sem er óháð tölvustýrslukerfi. Jafnvel ef stýrslukerfið missköðullar, verður öryggischain enn virkur. Hann tengir mikilvæga villuskilyrði, sem gætu valdið alvarlegum skemmun á vindkvaðanum, í einn series circuit. Þegar hann er triggjaður, setur öryggischain í gang núversk slökkt, skilgreinir kvaðanum frá rafnetinu, þannig að tryggja fulla vernd á allt kerfið.

3. Kerfisbygging og Yfirlit Yfir Funksjónir

Orkuvaktarkerfi vindparka samanstendur af eftirfarandi helstu atriðum:

• Staðbundið Vindorkustýri (WPCUs)

• Hraða redundant ring fiber-optic Ethernet net

• Fjarstýrðar uppréttaðar starfsmenn

Staðbundið vindorkustýri er kjarnastýri fyrir hvern kvað, aðalskynjaður fyrir parameter vaktar, sjálfvirk orkugjöf stýrslu, og búnaðarvernd. Hver kvað er úrustuður með staðbundin HMI (Human-Machine Interface) fyrir staðbundin stjórnun, prufun, og viðhald.

Hraða redundant ring fiber-optic Ethernet er gögnahraðavegur kerfisins, sem sendir rauntíma gögn kvaðsins til uppréttaðar vaktarkerfisins.

Fjarstýrðar uppréttaðar starfsmenn eru stjórnunarmiðstöð vindparka. Þeir bera samantekt kvaðastöðu, parameter viðvara, og rauntíma/historía gögn logg og sýna. Starfsmenn geta vaktar og stjórnað öllum kvaðum frá miðstöðinni.

3.1 Sviðsstjórnarlíð

Sviðsstjórnarlíð samanstendur af eftirfarandi helstu atriðum:

• Stýraskáp við torfinni

• Stýraskáp í hússtolinum

• Stýrsla blöðanna

• Umskiptakerfi

• Staðbundið HMI (Human-Machine Interface) stöð

• Industríulegt Ethernet skiptari

• Fieldbus samskiptanet

• UPS straum

• Núversk slökkt varðveitarskylda

Vindorkustýri (WPCU) á sviðsstjórnarlíði er kjarnastýri fyrir hvern vindkvað. Hann er aðalskynjaður fyrir rauntíma parameter vaktar, sjálfvirk orkugjöf stýrslu, og búnaðarvernd. Hver kvað er úrustuður með staðbundin HMI viðmóti sem leyfir staðbundin stjórnun, prufun, debugging, og viðhald.

3.2 Miðstöðvastjórnarlíð

Miðstöðvastjórnarlíð er stjórnunarkjarni vindparka, sem býður upp á samantekt kvaðastöðu, parameter viðvara, og rauntíma/historía gögn logg og sýna. Starfsmenn geta vaktar og stjórnað öllum kvaðum frá miðstöðinni.

Þetta líð leyfir einnig stjórnun og vaktar mikilvægum undirkerfum, eins og:

• Hydraulikerfi

• Veðurkerfi

• Rafmagns stýrsla blöðanna

• Gearbox kerfi

• Snúningarkerfi og snúningastýrsla

Með samþætt SCADA virkni, miðstöðvastjórnarlíð tryggir hagkvæð, örugg, og traust stjórnun alls vindparka.