国家能源局：风力发电场的电气接线示意图 安科瑞 徐佳

  作为清洁能源之一，风力发电场近几年装机容量迅速增加。8月17日，国家能源局发布1-7月份全国电力工业统计数据。截至7月底，全国累计发电装机容量约27.4亿千瓦，同比增长11.5%。其中，太阳能发电装机容量约4.9亿千瓦，同比增长42.9%；风电装机容量约3.9亿千瓦，同比增长14.3%。风力发电场分为陆上风电和海上风电，一般地处偏僻，安装比较分散，环境也比较恶劣，因此风电场需要一套远程监控系统，便于运维人员管理风电场运行。

  每台发电机组的顶部机仓配备有一个涡轮发电机，前端是可调整角度的风叶，系统可根据不同的风力状况来调整风叶的倾斜角度，风叶一般的转速为10～15转/分，通过变速箱可调节到1500转/分的转速驱动发电机。在机仓里同时也配置一台工业 PLC用于控制及有关数据采集，通过PLC采集风速、风向、转速、发电有功功率及无功功率等相关数据，并通过采集的数据对发电机进行实时控制。陆上在风机塔底端还设置箱变负责升压和汇流，根据功率和地理条件，多台风机一次升压后并联汇流接入升压变电站，通过升压变压器逐步提升电压后并入大电网为电网输送电能。风力发电场的电气接线所示。风机发出的电压一般为0.69kV，经过箱变升压为10kV或者35kV，多台并联汇流后接入升压变电站的低压侧母线，再次经过主变压器升压至110kV或者更高电压等级后接入电网。

  不同于陆上风电，海上风电由于环境恶劣（高湿度、高盐密度），用于一次升压的干式变压器集成在风机的机仓内，这样既解决了整个机组的占地面积问题，又避免了将变压器安装在较低位置所带来的防护困难问题。

  风力发电场从风机发电-升压箱变-汇流-升压站中压母线--主变压器-升压站高压母线--高压出线--电网并网，中间需要经过两次升压后并入电网，电气设备的数量和种类比较多，任意环节发生故障都会影响风力发电场的正常运行。因此就需要在风力发电场的所有的环节设置保护和测控装置，监测风电场的运作时的状态。图2为风力发电场的保护和测控装置配置示意图。

  在陆上风力发电场为降低线路损耗，一般在风机旁配置0.69/35(10)kV箱式升压站。风电场各风机间距达数百米，离集控室较远；升压变均处于空旷的野外，自然环境比较恶劣，不方便人工巡视，使得箱变测控成为风电场的监控难点。箱变测控装置是风电场监控系统的核心部分，对箱变实现智能化管理。箱变测控装置能够对风电箱变进行保护和远程监控，实现“遥信、遥测、遥控、遥调”功能，大幅度的提升风电场的运维效率。

  AM6-PWC箱变保护测控装置针对风电及光伏升压变不一样的要求的集保护、测控、通讯一体化装置，其功能配置如下表所示。

  多台风机经过第一次升压为35(10)kV后并联为一个回路接入升压变电站低压侧母线，当风电场风机数量比较多时，汇入升压变电站低压侧母线的线路也比较多。为实现监测，线路配置线路保护设施、多功能测控仪表、电能质量监测装置、无线测温装置，实现对线路电气保护、测量以及温度的实时监测，低压侧母线设置弧光保护装置

  实时监测电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动和闪变、谐波等电能质量，记录各类电能质量事件,定位扰动源。

  具有全电量测量，谐波畸变率、电压合格率统计、分时电能统计，开关量输入输出，模拟量输入输出。

  适用于开关柜弧光信号和电流信号的采集，并控制进线、母联或母线上所有开关柜分闸

  三段相间过流，两段零序过流，两段间隙过流保护、复合电压闭锁、两段零序过压保护，断路器控制

  实时监测电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动和闪变、谐波等电能质量，记录各类电能质量事件,定位扰动源。

  风机机组PLC和箱变测控装置数据通过光纤环网上传至控制室数据服务器，升压站综合自动化系统数据通过以太网上传数据服务器，多功能仪表、无线测温、温度变送器、档位变送器、直流系统和其它智能设备接入通讯管理机上传数据服务器，如图4所示。

  对机组内的各个控制模块的参数以及控制状态的监控，模块包括：变桨，偏航，齿轮箱，发电机，液压站，机舱，变流器，电网，安全链，转矩，主轴，塔基，测风仪等。实现对每个模块的参数、故障及趋势图的综合展示。

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