風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站綜合自動(dòng)化配置

石 成

（乾安網(wǎng)新風(fēng)電有限公司，吉林 松原 131400）

概述

近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電作為清潔能源的主要代表，在電網(wǎng)中所占的比重是越來(lái)越大，因而研究風(fēng)電場(chǎng)的相關(guān)技術(shù)就顯得至關(guān)的重要。風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)主要包括智能化監(jiān)控系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和電網(wǎng)接納能力等關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)利用是保證風(fēng)力發(fā)電高效進(jìn)行的主要手段。因此，風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站綜合自動(dòng)化配置在一定程度上影響了我國(guó)風(fēng)電行業(yè)的穩(wěn)定和快速集中式發(fā)展。

一、風(fēng)電場(chǎng)概述

風(fēng)電場(chǎng)升壓變電發(fā)電過(guò)程中應(yīng)該要注意以下幾個(gè)方面的內(nèi)容，第一，風(fēng)電場(chǎng)電機(jī)正常情況下負(fù)載一般不高，但是，有時(shí)也可能會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的高負(fù)載發(fā)電運(yùn)行情況。因此，風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電過(guò)程中應(yīng)該注意對(duì)其負(fù)載的控制，尤其是要對(duì)電流密度進(jìn)行檢驗(yàn)。第二，風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電的接線方式不僅僅可以采用架空方式進(jìn)行連接，也可以采用電纜方式進(jìn)行連接。接線風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)目應(yīng)該根據(jù)具體的情況而定。第三，為了減少風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸送電能過(guò)程中電量的損失，應(yīng)該采取升壓輸電的方式。一般的升壓變壓器可以與高低壓斷路器一起組成升壓箱變，以保證升壓過(guò)程的順利進(jìn)行。目前，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電輸電過(guò)程中使用較廣的升壓變壓器主是選用油浸式變壓器和干式變壓器。但是，升壓變壓器還應(yīng)該根據(jù)不同的場(chǎng)合和風(fēng)力發(fā)電的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

二、升壓變電站概述

風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站的發(fā)電過(guò)程應(yīng)該注意包括以下幾個(gè)方面，第一，風(fēng)電場(chǎng)是利用風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程，但是由于大自然的風(fēng)速是不可控制的，使得風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)存在隨時(shí)可能投入發(fā)電和突然停止發(fā)電的狀況。因此，在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)升壓變電站設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們應(yīng)該注意風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電的可靠性。升壓變電站在低壓范圍內(nèi)，可以不考慮進(jìn)行分段設(shè)計(jì)。然而，分段設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還應(yīng)該考慮風(fēng)力發(fā)電的電量，以保證電量的輸送。第二，風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站一般都安裝在風(fēng)力資源相對(duì)比較豐富的地區(qū)，但是，這些地方對(duì)土地的控制不高，一般用于建設(shè)風(fēng)力發(fā)電站的土地資源比較廣泛。第三，對(duì)于一些土地利用不好的地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電站的安裝應(yīng)該采用更加先進(jìn)的發(fā)電設(shè)備。第四，風(fēng)電場(chǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)和升壓變電系統(tǒng)是分開(kāi)的兩個(gè)系統(tǒng)，但是，這兩個(gè)系統(tǒng)一般都安裝在同一個(gè)地方。可是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分布比較分散的時(shí)候，對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)分開(kāi)安裝。因此，風(fēng)電場(chǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)是升壓變電站中一個(gè)非常重要的系統(tǒng)，不僅僅可以獨(dú)立的監(jiān)控，還能夠和升壓變電系統(tǒng)建設(shè)在一起。第五，由于我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)大多建設(shè)在位置比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，因而升壓變電站的建造和發(fā)電過(guò)程之中應(yīng)該要求發(fā)電工作人員具有更高的綜合素質(zhì)。

三、變電站數(shù)字化和自動(dòng)化的系統(tǒng)綜合配置

3.1 過(guò)程層

在風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站綜合自動(dòng)化配置過(guò)程之中，過(guò)程層是一次設(shè)備和二次設(shè)備進(jìn)行結(jié)合的層面，也是智能化發(fā)電設(shè)備的智能化部分。過(guò)程層一般包括以下三個(gè)方面的功能，第一，檢測(cè)電力運(yùn)行的實(shí)時(shí)電氣量。這主要是指對(duì)電流、電壓和發(fā)電相位等進(jìn)行檢查，隨著時(shí)代的發(fā)展，在風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站發(fā)電系統(tǒng)中，光電電流互感器會(huì)慢慢取代傳統(tǒng)的電磁式電流互感器。第二，檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)參數(shù)。風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)統(tǒng)計(jì)變電站都需要進(jìn)行對(duì)其狀態(tài)參數(shù)的檢測(cè)。主要包括的設(shè)備主要有變壓器、電抗器和電容器等，主要檢測(cè)的指標(biāo)有風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站的溫度、壓力和運(yùn)行狀態(tài)等。第三，操作控制驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行。風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站的操作控制的執(zhí)行和驅(qū)動(dòng)主要包括調(diào)節(jié)控制變壓器分接頭、電抗器和控制直流電源充放電等。過(guò)程層的控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)一般都是一個(gè)被動(dòng)的過(guò)程，一般都是按照上一層的指令進(jìn)行控制的。風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站的智能性可以自動(dòng)判定和識(shí)別上層發(fā)出的命令，同時(shí)，還可以對(duì)講義執(zhí)行的命令進(jìn)行精確控制，并且這樣的控制應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行操作。

3.2 間隔層

風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站的間隔層的設(shè)備主要包括以下幾個(gè)方面的功能，第一，能夠?qū)⑦^(guò)程層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行匯總處理。第二，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站的發(fā)電一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)和控制等功能。第三，還能夠?qū)﹂g隔層的操作進(jìn)行封閉處理。第四，能夠?qū)?shí)施操作過(guò)程進(jìn)行同時(shí)控制。第五，間隔層還能對(duì)數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)運(yùn)算等進(jìn)程優(yōu)先控制。第六，間隔層還能很快地完成過(guò)程層、間隔層和站控層之間的通信功能。對(duì)于一些風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，為了提高信息通信的速度，以保證發(fā)電過(guò)程的順利進(jìn)行。

3.3 站控層

風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站的站控層主要包括以下幾個(gè)方面的任務(wù)，第一，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)變電站的發(fā)電數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)匯總處理，隨時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。第二，站控層還能將有關(guān)的發(fā)電數(shù)據(jù)和信息按照相關(guān)的規(guī)定及時(shí)發(fā)送到控制中心。第三，站控層能夠接受控制中心發(fā)出的相關(guān)命令，進(jìn)而就能夠?qū)⑿畔⒑蛿?shù)據(jù)傳輸?shù)竭^(guò)程層和間隔層。第四，可以在線進(jìn)行全站進(jìn)行封閉操作控制。第五，站控層還能夠?qū)^(guò)程層和間隔層的設(shè)備進(jìn)行在線維護(hù)和修改處理。第六，站控層還具有自動(dòng)化分析風(fēng)電場(chǎng)變電站出現(xiàn)的故障，同時(shí)就可以進(jìn)行控制等功能。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站發(fā)電系統(tǒng)還處于初級(jí)階段，風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站綜合自動(dòng)化配置不僅與風(fēng)力發(fā)電的投資有關(guān)，還與整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電技術(shù)方案有很大的關(guān)系。所以，明確認(rèn)識(shí)風(fēng)電場(chǎng)和升壓變電站等基本概念，對(duì)于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站的發(fā)電技術(shù)具有很大的促進(jìn)作用。因此，現(xiàn)階段研究風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站綜合自動(dòng)化配置具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。由于本人的知識(shí)水平有限，因此，如有不到之處，還望不吝指正。

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