Ветрогенератор (или ветроэлектрическая установка – ВЭУ) - устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в электрическую с помощью ветровых турбин. Типовая турбина ВЭУ имеет горизонтальную ось с трехлопастным ротором. Ветер вращает лопасти и посредством ротора приводит в движение низкооборотный вал, который через ступенчатую повышающую коробку передач передает вращение на высокоскоростной вал, вращающий генератор. Количество энергии, генерируемой ветровой турбиной, напрямую зависит от скорости ветра.
В России эксплуатируется большое количество ВЭУ с генераторами асинхронного типа, как правило, бывшими ранее в эксплуатации в странах ЕС. Проработав по несколько лет на новом месте, ВЭУ останавливаются по причине выхода из строя блоков управления, которым требуется ремонт или замена. В частности, в Калининградской области по этой причине остановлен крупнейший в России ветропарк из 22 ВЭУ. Аналогичная ситуация складывается и в других регионах страны.
Некоторые компании предпринимали попытки заменить систему управления, однако проблема плавного подключения ВЭУ к сети нигде не решена. В свою очередь жесткое включение генераторов приводит к серьезным перегрузкам: токи могут в 6-10 раз превышать номинальные, что вызывает большой механический износ редукторов и перегрузку силовых элементов лопастей ветротурбин, а также быстрый износ контактов коммутаторов нагрузки.
Взамен вышедшей из строя системы управления ветрогенератором VESTAS 150/30 Rdn создана система на базе приборов ОВЕН, в состав которой вошли:
· программируемое реле ПР200 – 2 шт.;
- сетевой шлюз для доступа к сервису OwenCloud RS-485 <-> GPRS ПМ210.
Одно реле ПР200 (master) управляет пуском ВЭУ и механическими системами, обеспечивает обмен данными дискретных и аналоговых датчиков с облачным сервисом OwenCloud и модулями МВ110. Второе реле ПР200 (slave) управляет силовой электроавтоматикой и подключением генератора к электросети, контролирует параметры электросети и токи в цепях генератора с помощью модуля МЭ110, который считывает ток, частоту и коэффициент мощности.
В качестве прибора управления силовыми тиристорами применяется БУСТ2. Для синхронизации был разработан специальный алгоритм управления коммутацией силовых тиристорных сборок, который обеспечивает плавное подключение генератора на синхронной частоте.
При условии покрытия сотовой связью места установки ВЭУ можно дистанционно управлять пуском и вести мониторинг параметров работы ВЭУ в облачном сервисе OwenCloud.
Система обеспечивает контроль следующих параметров ВЭУ:
- напряжение, токи, коэффициенты мощности и частоту на выходе генератора;
- скорость вращения винта турбины и вала генератора;
- ориентация гондолы по ветру и скорость ветра;
- температуру агрегатов, подшипника турбины и масла в редукторе;
- выработку электроэнергии, мгновенную мощность;
- состояние дискретных датчиков системы управления ВЭУ;
- состояние сигналов управления электроавтоматикой.
Мониторинг состояния ВЭУ ведет дежурный инженер на экране ПК, а также другие сотрудники на смартфоне в приложении OwenCloud. Права доступа к управлению параметрами ВЭУ разграничены в соответствии с внутренней системой безопасности управляющей компании. Каждый параметр отображается на вкладке облачного сервиса в реальном времени, сохраняется архив за 90 дней, также можно проследить динамику с помощью графического отображения данных.
В конце 2019 года система была запущена в опытную эксплуатацию и находится под постоянным наблюдением в облачном сервисе OwenCloud. Во время всего срока тестирования сбоев в управлении ВЭУ не зафиксировано. Система управления ВЭУ с асинхронными генераторами работает стабильно во всем диапазоне генерируемой мощности и ветровой нагрузки.