摘要:目前,随着世界各国对环境污染的重视不断加强,清洁能源需求更加强烈,因此清洁能源发展不断加快。风力发电作为清洁能源最主要的组成部分,应用前景广阔。国内风力发电机组的单机容量已从最初的几十千瓦发展为今天的兆瓦级,风电场也由初期的数百千瓦装机容量发展为数十万千瓦装机容量的大型风电场。随着风电场装机容量的逐渐增大和风电在电力网架中的比例不断升高,风电场的智能运行维护逐步成为一个新的课题。正确合理的接地变压器选型,对于短路灭弧、消除电磁谐振过电压,保证电网安全稳定运行有着重要而意义。文章围绕电力系统升压站运行管理进行讨论。
关键词:电力系统;升压站;管理;维护
1导言
为顺应能源变革的潮流和趋势,风电作为可再生能源发展的重要方向,在近几年得到了快速发展。在陆地风电场中,所有风机发的电将汇聚至升压站,由升压站进行输送,因此陆地升压站可称作整个风电场的心脏。在风电场的建设中,升压站能否顺利安装对整个项目的进度与质量起着举足轻重的作用,而升压站的基础施工是陆地升压站安装的关键所在。
2智能化风电场运行维护的目的及原则
依托人工智能、光纤传感、大数据、定位导航等技术,实现集中监控、无人值班、少人值守、区域检修的智慧风电场,开创设备安全可靠、人员安全风险低、节本增效、管理精益高效新格局,提高企业的核心竞争力。以下为风电场维护的原则:
(1)强化标准引领作用,建立装备技术规范、装备管理规范的标准体系,解决规模发展和深度应用难题,提升运检管理质效。
(2)以强化设备本质安全为核心,立足设备管理需求实际,推进设备状态深度感知,强化风险防控,提升设备安全的可控、能控、在控水平。
3电力系统升压站运行管理措施
3.1升压站作业智能生产平台
升压站作业智能生产平台功能主要由业务应用支撑平台、通信网络 (包括有、无线) 、智能巡检机器人子系统、视频监控 (智能分析) 子系统、智能压板子系统、高压带电闭锁子系统构成, 各系统业务数据关联、信息共享, 共同完成企业的作业安全管理。业务应用支撑平台是作业安全管控平台的业务基础平台, 为整个平台提供基础数据管理、系统图模配置、数据的报表管理、数据分析引擎、人员权限/客户端权限管理、标准流程及特定流程的制定与修改、与外围设备通讯接口、系统信息发布等基础功能。除此之外, 在业务应用支撑平台的基础上, 可实现业务功能模块的灵活组态及功能扩展。
3.2接地变压器的运行
接地变压器简称接地变,根据填充介质,接地变可分为油式和干式;根据相数,接地变可分为三相接地变和单相接地变。
以常用的ZNyn接线说明,接地变压器在运行过程中,当通过一定大小的零序电流时,流过同一铁心柱上的2个单相绕组的电流方向相反且大小相等,使得零序电流产生的磁势正好相反抵消,从而使零序阻抗也很小。使得接地变压器在发生故障时,中性点可以流过补偿电流。由于有很小的零序阻抗,当零序电流通过时,产生的阻抗压降要尽可能的小,以保证系统的安全。由于接地变压器具有零序阻抗低的特点,所以当C相发生单相接地故障时,C相的对地电流I经大地流入中性点,并且被等分为三份流入接地变压器,由于流入接地变压器的三相电流相等,所以中性点N的位移不变,三相线电压仍然保持对称。
但在制造过程中高压绕组的上下包的匝数和几何尺寸不可能完全相等,使得零序电流产生的磁势不可能正好相反抵消,还是产生了一定的零序阻抗,通常在6-10Ω左右,相对于星形接线的变压器的零序阻抗600Ω而言,其优势不言而喻。此外,曲折接地变压器还可以使空载电流和空载损耗尽可能小。
同普通星形接线变压器比较,由于曲折接线变压器的每相铁芯是由2个铁心柱的绕组组成,结合其向量图可知,与普通星形接线变压器比较,当电压相同时要多绕1.16倍。中性点电阻接地方式下城市配电网在单相接地时,零序阻抗和正序阻抗的幅值相差很大。
3.3风电场运行维护措施
(1)深度融合人工智能、光纤传感、大数据等技术,实现多源数据融合、边缘智能管控,构建智慧风机、智慧升压站和智慧输电线路,提升设备运行的安全管控能力。
(2)加快人工智能、图像识别、红外测温、定位导航等技术,在输电线路、风机内设备和升压站设备巡检工作中的应用,实现智能识别、自动记录、自主导航、远程遥控、风险预警等功能,全面覆盖风电场设备,提升巡检效率,降低巡检成本。
(3)通过光纤传感技术增加风机监测手段,实现风机全方位、立体化实时监测,弥补风机监测手段不足,提高风机运行安全可靠性。
(4)利用图像识别和红外测温,实现缺陷检查、人员行为识别、车辆行为识别、表计读数和压板位置状态识别、安全区域在线分析、关键设备温度监测等功能,增强设备的监测能力,增强人员作业进度及作业安全管理。
(5)构建升压站、输电线路精细化三维模型,便于检修人员开展检修模拟和远程查勘工作,提高检修人员的业务水平,提升检修效率。
(6)基于无人机、智能识别终端等物联感知装备的现场应用,实现设备状态的全方位感知,实现缺陷、故障的快速定位和及时处理。
(7)建立大数据分析模型,根据设备在线监测数据及缺陷、故障、隐患等历史数据,自动制定检修计划和检修类型。通过移动终端实现检修任务、检修流程的自动下发以及工作票、操作票移动填报和审批,实现智能高效的管理模式。
(8)结合设备运行信息、地理信息等建立大数据分析模型,实现设备异常精准定位、智能预警,提高维修人员的作业效率,降低设备故障的发生概率。
3.4导管架调平
常用的导管架调平工艺在打桩阶段进行,打桩至一定程度后测量导管架水平度并进行调平,然后焊接临时钢结构。在运行中,导管架水平度在打桩阶段一直维持在偏差不大的范围内,整个打桩过程中的最大偏差超出允许值约10cm。在实际施工时采取连续打桩的方案,待钢桩打桩至设计标高后,进行一次性调平。利用浮吊船吊机提升导管架最低位置处吊耳,随着吊力增大,导管架水平度趋于平整,实时测量导管架水平度,待水平度完全满足施工要求后,在吊机保持带力状态时直接焊接皇冠板,确保所吊最低点位置的钢桩完成1块皇冠板焊接,同时其余3根钢桩均完成第1块皇冠板焊接量的50%,此时吊钩可卸力,继续焊接皇冠板,直至皇冠板焊接工作完成。
经实际施工验证,在导管架水平度偏差不大的前提下,将调平工作与皇冠板焊接工作有机结合的施工工艺有效可行,与以往在打桩阶段调平并焊接临时钢结构的施工工艺相比,大幅减少了工作量,初步估计工期可缩短约2天。
结束语
综上所述,电厂通过更换新型线路保护、断路器保护、短引线保护等,并进行保护装置调试及保护相量测试,使二次继电保护改造顺利完成,为电厂升压站的设备稳定运行提供了可靠保障。通过研究智能化风电场运行维护系统研究,有助于开创设备安全可靠、管理精益高效的风电场运行维护方式的新格局,有利于实现集中监控、无人值班、少人值守、区域检修的智慧风电场,提高企业的核心竞争力,也必将成为风力发电事业高质量快速发展的助推器。
参考文献
[1]张利钦,赵晓林.对当前电力系统继电保护的运行维护分析[J].硅谷,2012(21):147,160.
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