各个厂商都在说智能风机,智能风机到底智能在哪里?总被两个细则考核,风功率预测到底能不能准确?轰轰烈烈的上集控,是不是只是给领导参观用的大屏?一些厂商推广的电力市场交易软件,真的能帮业主赚到钱么?
提到风电的数智化技术,一连串的问题从笔者脑中闪过,仿佛数智化就是个21世纪的宏大故事,把风电业主忽悠的一愣一愣的。但是即便存在着许许多多的问题,不可否认的是,数字化与智能化已越来越成为风电技术发展的主力军。
曾几何时,谈起风电的技术,人们想到的首先是主轴承、叶片、齿轮箱、发电机这些看得见摸得着的硬东西。而随着工业4.0的风起云涌,数智化的这些软的东西越来越站上了风电技术发展的风口浪尖。马云说,一切没有被互联网改变的行业都将被互联网改变。那么风电行业无疑也在发生着深刻的数智化变革。
数智化,数字化与智能化的简称,这个词听起来有点大舌头和谐音梗。但大舌头谐音梗的讲话方式也恰恰是现在网络流行的新兴热梗。这也从另一个角度印证着数字化与智能化正以时尚的方式改变着能源——这一古老而严肃的行业。
从风机的智能化到风场的智慧化;从功率预测系统到一次调频系统;从新能源集控到电力交易软件;从基于超算的风资源微观选址平台到基于多层架构EMS的场站级风光储充用协同控制策略。风电行业的数智化发展正逐渐延伸至风电产业链的每一个细节。
那么既然风电数智化发展是趋势,为什么在实际过程中却一再的被质疑呢?归根结底的原因是风机及配套厂商所宣传的实际效果和所能达到的实际效果之间存在矛盾;是业主所愿意为数智化改造投入的成本和所预期达到效果之间存在矛盾。
一、概述(YDQC交流耐压机测量准确度高)
是在同类产品高压试验变压器的基础上,按试验变压器国家标准ZBK41006—89要求,经改进后生产的一种新型产品,本系列产品具有体积小、重量轻、结构紧凑、功能齐全、使用方便等特点。实用于电力、工矿、科研等部门,对各种高压电气设备、电气元件、绝缘材料进行工频耐压试验和直流泄漏试验,是高压试验中必不可少的仪器。
二、结构(YDQC交流耐压机测量准确度高)
铁芯为单框式。线圈采用同芯圆筒多层塔式结构,初级低压绕组绕在铁芯上,次级高压绕组绕在低压绕组外侧,这种同轴布置减少了绕组间的藕合损耗。高压硅堆用特殊工艺封装在套管内,产品的外壳制成与器芯配合较佳的八角形结构,整体外型美观大方。其内外部结构见图1。
1-均压球;2-硅堆短路杆;3-高压套管;4-油阀;5-壳体;6、7-调整电压输入a、x端子;8、9-仪表测量E、F端子;10-高压尾X端子;11-变压器外壳接地端;12-高压输出A端子;13-高压整流硅堆;14-内部均压环;15-变压器铁芯;16-初级低压绕组;17-测量仪表绕组;18-二次级高压绕组;19-变压器油。
三、工作原理(YDQC交流耐压机测量准确度高)
为单相变压器,联结组标号II。单台高压试验变压器的工作过程,用交流220V(10KVA以上为380V)电压接入电源控制箱(台),经电源控制箱(台)内自藕调压器(50KVA以上调压器外附)调节0~200V(10KVA以上0~400V)电压至试验变压器的初级绕组,根据电磁感应原理,在试验变压器高压绕组可获得试验所需的高电压。其工作原理图见图2所示。
1、单台工作原理示意图
图2 :单台工作原理示意图
在试验变压器中:a、x为低压输入端;A、X 为高压输出端;E、F为仪表测量端。
2、单台交直流两用型高压试验变压器工作原理见图3。图中所示:高压套管内装有高压硅堆,串接在高压回路中作高压整流,以获得直流高电压。当用一短路杆将高压硅堆短接时,可获得交流高电压,其状态为交流输出;反之在抽出短路杆时,其状态为直流输出。
3、三台高压试验变压器串激获得更高电压原理见图4,串激高压试验变压器有很大的优越性,因为整个试验装置由多个单台串激式试验变压器组成,单台试验变压器有着体积小、重量轻、便于运输的特点,它既可以串接成高出几倍的单台试验变压器输出电压组合使用,又可以分开单独使用。整套试验装置投资小、经济实惠。图3所示:在三台串激式试验变压器串激使用中,单台试验变压器B1、B2、B3的输出电压都是U,第1、2级的试验变压器内部都有一个激磁绕组,分别为A1、C1 和A2、C2。当控制电压加在第1级试验变压器B1的初级绕组a1、x1上,激磁绕组A1、C1给予试验变压器B2初级绕组供电,第2级试验变压器B2的激磁绕组A2、C2给试验变压器B3的初级绕组供电。由于第1级试验变压器B1的高压尾及壳体接地,第2、3级的试验变压器B2和B3对地有绝缘支架的隔离,这样试验变压器B1、B2、B3对地输出电压分别为1U、2U、3U。
图3:三台高压试验变压器串激工作原理示意图
B1、B2、B3- 串激式高压变压器;1U、2U、3U-各级对地电压;
PV- 高压示值表(KV); ZJ1、ZJ2-绝缘支架。
四、使用方法及注意事项(YDQC交流耐压机测量准确度高)
1.做工频耐压试验使用接线方法见图5。做工频耐压试验前,先根据试验变压器的额定容量选择好限流电阻,(水电阻)的阻值,再根据被试品需加的高压电压值调整好放电球隙的球间距,为了提高对被试品施加电压的测量精度,应在高压侧接入FRC阻容分压器来测量电压。
图4:工频耐压试验使用接线原理示意图
R1、R2- 限流电阻; Qx- 放电球隙; Zx- 被试品;
FRC- 阻容分压器; V- 分压器高压表。
按照图4、结合图2所进行的工频耐压试验接好工作线路,试验变压器的高压绕阻的X端(高压尾)、仪表测量绕组的F端、试验变压器的外壳以及电源控制箱(台)的外壳必须可靠接地。
用三台试验变压器串激做工频耐压试验时、第2、3级试验变压器的初级绕组X端,仪表测量绕组的F端,以及高压绕组的X端(高压尾)均接本级试验变压器的外壳,第2、3级试验变压器的主体必须放置在绝缘支架上。除第1级以外、第2、3级试验变压器的主体不要接地线。其接线方式见图3所示。
接电源前,电源控制箱(台)的调压器必须调到零位。接通电源后,绿色指示灯亮,按一下启动按钮,红色指示灯亮,表示试验变压器已接通控制电源,开始升压。
从零位开始按顺时针方向匀速旋转调压器手轮升压。(升压方式有:快速升压法,即20S逐级升压法,慢速升压法,即60S逐级升压法,极慢速升压法供选用)电压从零开始按选定的升压速度升到您所需额定试验电压的75%后,再以每秒2%额定试验电压的速度升到您所需试验电压,并密切注意测量仪表的指示以及被试品的情况,被试品施加电压的时间到后。应在数秒内匀速将调压器返回,高压降至1/3试验电压以下,按一下停止按钮,高压、低压输出停止,然后切断电源线,试验完毕。
工频耐压试验操作过程注意事项
1、试验人员应做好责任分工,设定好试验现场的可靠距离,仔细检查好被试品及试验变压器的接地情况,并设有专人监护保障及观察被试品状态工作。
2、被试品主要部位应清理干净,保持优良干燥,以免损坏被试品和带来试验数值的误差。
3、对大型设备的试验,一般都应先进行试验变压器的空升试验,即不接试品时升压至试验电压,以便校对好仪表的指示精度,调整好放电球隙的球间距。
4、做耐压试验时升压速度不能过快,并防止突然加压,例如调压器不在零位的突然合闸,也不能突然断电,一般应在调压器降至零位时分闸。
5、在升压或耐压试验过程中,如发现下列不正常情况,1 电压、电流表指针摆动很大,2 被试品发出不正常响声,3 发现绝缘有烧焦或冒烟现象,应立即降压,切断电源,停止试验并查明原因。
6、使用本产品做高压试验时,除熟悉本说明书外,还必须严格执行国家有关标准和操作规程。
2、做直流耐压和泄漏试验使用接线方法见图5。由于是交直流两用高压试验变压器,应把高压硅堆短路杆从套管中抽出,使试验变压器为直流输出状态。做直流泄漏试验前,先根据泄漏试验中输出端断路电流不超过高压硅堆的*大整流为宜,选择好限流电阻(水电阻)的阻值,再根据被试品对直流高压波形的要求选择好高压滤波电容的电容值。为了提高对被试品施加电压的测量精度,应在高压侧接入FRC阻容分压器来测量电压。
图 5:直流泄漏试验使用接线原理示意图
R- 限流电阻; C- 高压滤波电容; Zx- 被试品; G- 硅堆短路杆;
FRC- 阻容分压器;V- 分压器高压表;uA- 微安表;D- 高压整流硅堆。
按照图5、结合图3所进行的直流泄漏试验接好工作线路。试验变压器的高压绕组的X端(高压尾)、仪表测量绕组的F 端、试验变压器的外壳以及电源控制箱(台)的外壳必须可靠接地。
接线原理图
接线原理图
接电源前、电源控制箱(台)的调压器必须调到零位。接通电源后,绿色指示灯亮,按一下启动按钮,红色指示灯亮,表示试验变压器已接通控制电源,开始升压。
从零位开始按顺时针方向匀速旋转调压器手轮升压。(升压方式有:快速升压法即20S逐级升压法;慢速升压法,即60S逐级升压法;级慢速升压法供选用)电压从零开始按选定的升压速度升到您所需额定试验电压或额定直流电流下的参考电压。试验中应严密注意直流高压表、泄漏电流表指示以及被试品的情况。试验完毕后,应讯速均匀将高压降至零位,按一下停止按钮,高压、低压输出停止,然后切断电源。此时应用直流高压放电棍给被试品及试验装置本身充分放电。
直流泄漏试验操作过程注意事项
(1)试验人员应做好责任分工,设定好试验现场的可靠距离,仔细检查好被试品及试验变压器的接地情况,并设有专人监护保障及观察被试品状态工作。
(2)被试品做试验前,应拆除所有对外连线,并充分放电,主要部位应清理干净,保持优良干燥,以免损坏被试品及带来试验数值的误差。
(3)对于大容量试品(电容器、超长电缆等)试验时应缓慢升压,防止被试品的充电电流过大而烧坏微安表,必要时应分级加压分别读取各电压下微安表的稳定读数。
(4)试验过程中,应严密监视被试品、微安表及试验装置等,一旦发生闪烁、击穿等现象应立即降压,切断电源,并查明原因。
五、配套选购产品(YDQC交流耐压机测量准确度高)
下列产品仅供选择,购买时需另行计价。
1.电源控制箱 容量:1KVA-5KVA、输入电压:220V
2.电源控制台 容量:10KVA~300KVA输入电压:220V或380V
3.数字微安表:SWB-II
4.高压滤波电容: 0.01MF、40 ~ 100KV
5.高压直流放电棍: FBR— 70、140、210KV
6.放电球隙: Q—50、100、150、200、250、500
7.标准试油杯: 400ml
8.折叠式手推车: 150、300型
9.绝缘支架: 50、100、200、300、400KV
10.阻容分压器: FRC —50、100、150、200KV
11.高压硅堆: 2DL—150、300、450KV
12.水 电 阻: 50、100
六、主要试验设备的选择
1、试验变压器
其高压侧额定电压应不小于被试品的*高试验电压,额定电流不小于被试品的*大电容电流。被试品的电容电流和试验变压器所需容量计算式为:
被试品电容量Cx可由交流电桥测出。常用的被试品电容量按表1选取。
几种常用被试品的电容量(pF) 表1
2、调压设备
(1)自藕调压器。其调压范围广、功率损耗小、波形畸变小、选择这种调压方式为*好。自藕调压器的容量按0.75 ~ 1倍的试验变压器的容量选择,适用于容量为100KVA以下的试验变压器的调压。
(2)感应调压器。其调压范围大,波形畸形小、但结构复杂、价格较贵,当试验变压器的容量较大时(如100KVA以上)使用。
3、限流电阻
限流电阻的作用是,当被试品击穿时,限制断路电流,从而保护试验变压器,防止故障的扩大。其数值以*高试验电压为准,按0.5 ~ 1 Ω / V(有效值)选择,限流电阻可用水电阻。注意水不能充满玻璃管,应留有余地,以防爆裂。
4、放电球隙
放电球隙的布置方式有垂直和水平两种,球隙间距S和球的直径D的关系应保护在0.05D ≤S ≤0.5D范围内,球隙上的水电阻阻值一般按0.1 ~ 1Ω/V选取,设置放电球隙的目的是为了对重要的被试品起保护作用,可以将由于误操作或被试品击穿引起的过电压限制在允许的范围内。
伴随着质疑的目光和试探的脚步,风机*先开始了数智化的技术进步。从偏航自学习,变桨自适应,到各类传感器的广泛应用,再到基于大数据和数字孪生的状态监测,健康度预警。随着智能风机的内涵被行业龙头企业不断丰富,无人值班少人值守的理念虽然到现在实际实现的风场数量还很有限,但却早已成为了各大开发商招标文件中的标配。只是要求高了,风机的价格却一点没长。业主却觉得智能风机了就应该要有更高的发电量,更便捷的运维。
风场级的尾流协同控制虽然早在七八年前就已经在业界被宣传,实际效果如何却鲜有风场能现身说法,因为没有可比较的对象。反倒是因为智能降载技术损失了发电量常常被业主诟病。风机厂商仿佛自己为自己制造了枷锁。业主似乎也只接受数智化带来的好处,不接受一点发电量损失。
随着电网要求的提高,风电场对于功率预测的精度要求也越来越高。电网可是实打实的罚钱。于是各个风功率预测厂家纷纷标榜他们的数据源有多么可靠,算法有多么精准,鼓励业主更换功率预测系统。业主抱着试一试的心态更换后,可能比原来准了一些,但也会常常发现该不准的还是不准。功率预测厂家的逻辑是我比其他家准,业主就应该买单。业主的逻辑是你的功率预测必须一定准确。
再说集控,大多数的集控都还处在一个集而不控的状态,集中监视,搞个大屏供领导参观的状态,更多的像是一种噱头。为了把集控做得漂亮,要求集控厂商可以统计这个数据那个指标,还要能大数据分析故障预警。在业主看来这些软件功能开发没什么成本,你风机厂商甚至应该在一些大容量的风电项目上送给我。在集控厂商看来每个业主要看的内容都不一样,都需要定制化设计,加上风光场站各个类型设备的数据接入,开发周期很长,成本很高。
电力交易软件是随着多个省份开展新能源电力市场现货交易逐渐兴起的数智化应用场景。配合着功率预测系统,都说能通过云端的算法训练帮助业主规避风光资源的波动性风险。可一者是通过电力交易软件赚的钱很难衡量,二者是电力实时数据存在着能源保障问题。所以软件厂商和业主之间想要为结果达成一致也存在着诸多困难。
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