Система регулирования выдачи мощности и ОПРЧ ветряных электростанций

Ветряная электростанция (ВЭС) — это совокупность двух и более ветроэнергетических установок (ВЭУ), объединенных между собой в группы (ГТП) с целью производства электроэнергии и последующей её передачи в единую сеть или питания обособленной группы потребителей электроэнергии.

Современные ВЭС могут состоять из более чем ста ВЭУ, распределенных на территории большой площади и объединенных в единую систему производства электроэнергии. Такие объекты генерации как ВЭС требуют особого подхода к автоматизации процессов производства и передачи электроэнергии.

Назначение системы

Система регулирования выдачи мощности и ОПРЧ ветряных электростанций (Система) предназначена для решения следующих задач:

• непрерывный мониторинг параметров оборудования каждой ВЭУ в реальном времени, а так же контроль оборудования схемы выдачи мощности;
• групповое управление ВЭУ с целью регулирования выдаваемой активной и реактивной мощности по заданным плановым графикам;
• индивидуальное управление каждой ВЭУ и элементами схемы выдачи мощности с целью обеспечения ввода / вывода единичного оборудования из работы и обеспечения безопасности эксплуатации;
• обеспечение требований по участию ВЭС в общем первичном регулировании частоты (ОПРЧ) в соответствии с требованиями, утвержденными Приказом Минэнерго России от 09.01.2019 № 2;
• онлайн анализ работы ветропарка с расчётом коэффициентов участия каждой ВЭУ в процессе выработке электроэнергии;
• онлайн контроль метеообстановки как всего ветропарка, так и в зоне установки каждой ВЭУ;
• контроль работы ветропарка на ГИС с целью повышения оперативности принятия решений;
• предоставление различных режимов управления как с АРМ ВЭС, так и от удаленного диспетчерского центра;
• онлайн расчёт доступного диапазона регулирования активной и реактивной мощности;
• хранение данных о работе оборудования и режимах выдачи мощности;
• формирование отчётов, таблиц, графиков и трендов с возможностью автоматической передачи в централизованные центры управления.

Основные технические характеристики

Система является масштабируемой и проектнокомпонуемой, что позволяет её внедрение на ВЭС с любым количеством ВЭУ и при использовании генерирующего оборудования любых производителей.

Система трехуровневая:

Нижний уровень

Может включать:

• контроллеры ARIS 22хх, устанавливаемые в ячейках распредустройства ВЭУ и отвечающие за измерение электрических параметров, контроль схемы подключения ВЭУ к сети и управление коммутационными аппаратами;
• поставляемые комплектно с ВЭУ устройства и датчики, отвечающие за контроль, управление и мониторинг оборудования ВЭУ и интегрируемые в Систему по стандартным протоколам;
• коммуникационные серверы, поставляемые комплектно с ВЭУ, отвечающие за централизованный сбор информации о ВЭУ и интегрируемые в Систему по стандартным протоколам;

Средний уровень

Состоит из резервируемых контроллеров ARIS 48хх, отвечающих за выполнение следующих функций:

• сбор данных от контроллеров ARIS и систем нижнего уровня;
• логические функции по обеспечению индивидуального и группового регулирования выдачи активной и реактивной мощности и обеспечения участия ВЭС в ОПРЧ;
• логические функции по контролю параметров ВЭУ с целью формирования предупредительных и аварийных сигналов и автоматического формирования команд на изменение режима работы ВЭУ (старт/стоп/сброс);
• обмен данными со смежными системами объекта автоматизации, при необходимости: АСУ ТП, СОТИ АССО, РЗА, и др.;
• обмен данными с верхним уровнем Системы.

Верхний уровень

Состоит из ПК SCADA Redkit, включающего в себя серверное оборудование, АРМ и специализированное ПО.

Выполняет следующие функции:

• сбор и хранение данных;
• визуальное представление данных;
• обмен данными и командами со средним уровнем Системы;
• изменение режимов работы Системы;
• ввод индивидуальных и групповых уставок активной и реактивной мощности ВЭУ, выдача команд "Пуск", "Останов", "Сброс".

При реализации АСУ ТП ВЭС на базе ПТК Redkit Система может быть интегрирована в АСУ ТП с отдельным выделением только среднего уровня.

Рис.2 - Структурная схема системы

Режимы работы

Система поддерживает выбор следующих режимов управления:

• Автоматический (АРМ) - управление ВЭС осуществляется в режиме группового управления введенными в работу ВЭУ с регулированием активной и реактивной мощности согласно плановым диспетчерским графикам (ПДГ);
• Ручной (АРМ) - индивидуальное управление ВЭУ путём выдачи индивидуальных команд уставок активной и реактивной мощности и команд "Старт", "Стоп", "Сброс";
• Дистанционный (ДЦ) - приём и исполнение индивидуальных команд ВЭУ и команд групповых уставок активной и реактивной мощности от удаленного диспетчерского центра (ДЦ).

Регулирование активной и реактивной мощности каждой ВЭУ при работе Системы в Автоматическом режиме может производиться следующим образом:

• Равномерно;
• Оптимально;
• Максимально.

Система предусматривает отдельную возможность ввода/вывода функции ОПРЧ.

Диаграмма работы по ПДГ с ограничением в заданном окне

Статическая частотная характеристика ВЭС

Работа оператора ВЭС

В ПО Redkit разработан специализированный интерфейс отображения, группировки и ввода данных, адаптированный для ветряных электростанций.

Интерфейс представляет из себя набор специализированных мнемокадров, логически разделенных под решение конкретных задач и отвечающих требованиям к масштабированию системы.

Так же пользователю доступен специальный инструмент задания посуточного планового диспетчерского графика (ПДГ) выдачи активной и реактивной мощности с возможностью формирования команд на изменение режима выдачи мощности (УДГ) и ведения журнала событий.

Мнемокадры работы оператора ВЭС