三相綜合電量表在風力發(fā)電中的解決方案

一、摘要

NHR-3300系列三相綜合電量表是依據(jù)DB37/ T557-2005行業(yè)標準開發(fā)的產(chǎn)品，它是一款用于低壓配電系統(tǒng)的交流電量測量、顯示、控制、分析的綜合儀表。產(chǎn)品通過現(xiàn)場PT、CT變比取得數(shù)據(jù)經(jīng)過內(nèi)部整形電路轉(zhuǎn)換成相應的數(shù)值，經(jīng)過內(nèi)部運算（電流、電壓依次積分）取得所需要的交流需量，可實現(xiàn)交流電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、諧波含量、功率因數(shù)、有功、無功、視在電能工程值顯示。目前虹潤自主研發(fā)的NHR-3300系列三相綜合電量表在風力發(fā)電中主要應用于發(fā)動機組運行狀態(tài)電量參數(shù)的監(jiān)測。

二、產(chǎn)品的市場背景

風力作為一種綠色環(huán)保新興能源一躍成為現(xiàn)代能源關(guān)注點，出于保護環(huán)境的考慮以及quan球面臨的能源短缺現(xiàn)狀，風力發(fā)電在世界范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展。隨著風電行業(yè)的技術(shù)進步，風力發(fā)電成本逐步降低，在經(jīng)濟性上已經(jīng)能夠與核能發(fā)電、水力發(fā)電展開競爭。當前，我國面臨電力短缺局面，在煤電占主導地位的我國電力行業(yè)，因環(huán)境承載力限制以及各種因素導致的煤炭短缺局面，煤電發(fā)展受到制約。風能這種干凈的自然能源，沒有常規(guī)能源（煤電，油電）與核電會造成環(huán)境污染的問題。我國風能資源豐富，風能利用得到了政府的政策支持，風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)面臨前所未有的發(fā)展機遇。

三、產(chǎn)品的主要技術(shù)原理

NHR-3300系列三相綜合電量表可外接電壓、電流互感器的標準信號或直接接入電流5A、電壓500V的交流信號，并通過專用DSP芯片定點處理，高速、高精度AD采集，多種接線方式可選，可同時測量單相電量系統(tǒng)、三相交流電流、三相交流電壓、三相有功功率、三相無功功率、三相視在功率、三相功率因數(shù)、工頻周波、三相有功電能、三相無功電能和三相總電能，并在型號上對每個功能做了明確的細分。輸出功能可選模擬量輸出、通訊輸出和累積脈沖輸出功能，配備RS232/485通訊接口，支持標準MODBUS RTU通訊協(xié)議，可組網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理。

下面介紹一下主要參數(shù)的計算方法：

TRMS的算法

本產(chǎn)品所測試的參數(shù)均為真有效值（TRMS），依據(jù)數(shù)學公式1如下：

該測量原理適用于常見的各種工頻信號的測試，通過AD采樣可對包括正弦波、方波、三角波及各種異常波形進行分析。

∑的計算方法

∑的顯示數(shù)值與線制有關(guān)，其數(shù)值算法如下表所示：

各線制合計參數(shù)計算方法

電量參數(shù)的校準方法

產(chǎn)品通過標準源輸出交流電流、電壓的真有校值、相位角度的偏差、有功功率等實現(xiàn)零點、滿度校準，校準后寫入EEPROM中保存。

三相電量綜合集中顯示儀表的在實際應用的接線方式

三相三線系統(tǒng)（3P3L 、無PT、CT）

三相三線系統(tǒng)（3P3L、2PT、2CT）

三相四線系統(tǒng)（3P4L、無PT、CT）

三相四線系統(tǒng)（3P4L、3PT、3CT）

備注：符號描述

四、產(chǎn)品的應用

應用于風力發(fā)電的所有風電機組通過光纖以太網(wǎng)連接至主控室的上位機操作員站，實現(xiàn)整個風場的監(jiān)控，上位機監(jiān)控軟件具有如下功能：

◆ 系統(tǒng)具有友好的控制界面。在編制監(jiān)控軟件時，充分考慮到風電場運行管理的要求，使用漢語菜單，操作簡單，盡可能為風電場的管理提供方便。

◆ 系統(tǒng)顯示各臺機組的運行數(shù)據(jù)。如每臺機組的瞬時發(fā)電功率、累計發(fā)電量、發(fā)電小時數(shù)、風輪及電機的轉(zhuǎn)速和風速、風向等，將下位機的數(shù)據(jù)調(diào)入上位機并在顯示器上顯示，必要時還可以用曲線或圖表的形式直觀地顯示出來。

◆ 系統(tǒng)顯示各風電機組的運行狀態(tài)，如開機、停車、調(diào)向、手/自動控制以及大/小發(fā)電機工作等情況，通過各風電機組的狀態(tài)了解整個風電場的運行情況。

◆ 系統(tǒng)能夠及時顯示各機組運行過程中發(fā)生的故障。在顯示故障時，能顯示出故障的類型及發(fā)生時間，以便運行人員及時處理及消除故障，保證風電機組的安全和持續(xù)運行。

◆ 系統(tǒng)能夠?qū)︼L電機組實現(xiàn)集中控制。值班員在集中控制室內(nèi)，只需對標明某種功能的相應鍵進行操作，就能對下位機進行改變設(shè)置狀態(tài)和對其實施控制。如開機、停機和左右調(diào)向等。該操作同時具有權(quán)限管理，以保證整個風電場的運行安全。

◆ 系統(tǒng)管理。監(jiān)控軟件具有運行數(shù)據(jù)的定時打印和人工即時打印以及故障自動記錄的功能，以便隨時查看風電場運行狀況的歷史記錄情況。

機組運行過程中進行監(jiān)測的相關(guān)參數(shù)包括：

◆ 電網(wǎng)參數(shù)，包括電網(wǎng)三相電壓、三相電流、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)等。電壓故障檢測：電網(wǎng)電壓閃變、過電壓、低電壓、電壓跌落、相序故障、三相不對稱等。

◆ 氣象參數(shù)，包括風速、風向、環(huán)境溫度等。

◆ 機組狀態(tài)參數(shù)檢測，包括：風輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、發(fā)電機線圈溫度、發(fā)電機前后軸承溫度、齒輪箱油溫度、齒輪箱前后軸承溫度、液壓系統(tǒng)油溫、油壓、油位、機艙振動、電纜紐轉(zhuǎn)、機艙溫度等。

◆ 主要監(jiān)測設(shè)備：NHR-3300系列三相綜合電量表

主要負責監(jiān)控機組運行的電量參數(shù)

◆ 產(chǎn)品圖示：

◆ 輔助設(shè)備：

溫度傳感器HR-WZP、HR-WRN、轉(zhuǎn)速磁電傳感器、轉(zhuǎn)速表、數(shù)采模塊、報警裝置、虹潤八回路閃報警儀等。

1、主要對電機繞組的定子溫度、電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)監(jiān)控。

2、根據(jù)各繞組的測溫點輸出聲光報警。

五、結(jié)束語

基于虹潤坤瑞監(jiān)控組態(tài)軟件及電量集中控制儀而搭建的這個風電場各項監(jiān)控、監(jiān)測數(shù)據(jù)信息共享、交換、傳輸平臺，能夠滿足國家電力系統(tǒng)二次防護要求。在進行遠程數(shù)據(jù)采集和控制時，保證風電廠數(shù)據(jù)的實時性和可靠性。通過風能特性模型實時調(diào)整風能的優(yōu)性，能夠為生產(chǎn)廠商提供優(yōu)質(zhì)監(jiān)控解決方案，為祖國風電綠色能源事業(yè)保駕護航。