plik

Nr 3/2009

Automatyka Elektroenergetyczna

U PRODUCENTÓW

W artykule przedstawiono przykłady zastosowania zabezpieczeń MiCOM
i systemów sterowania i kontroli stacji PACiS i e-Terra Control w elek-
trowniach wiatrowych. Zwrócono uwagę na kilka aspektów technicz-
nych dotyczących EAZ związanych z włączaniem farm wiatrowych do
instniejącego systemu elektroenergetycznego. Przedstawiono także
kilka kompleksowych projektów przybrzeżnych farm wiatrowych zreali-
zowanych przez AREVA T&D.

Protection automation and

control systems for wind

farms

Wind  farm  applications  examples
of  MiCOM  relays,  eTerra  and  PA-
CiS  SCADA  systems  for  electrical
substations  are  presented  in  the
paper.  Special  attention  is  paid  to
the  technical  aspects  of  Substa-
tion  Automation  Solutions  related
to wind farms connecting to existing
electrical system. Also, few AREVA
T&D complex solutions for off shore
wind  farms  are  a  subject  of  this
publication.

Firma AREVA T&D oferuje kompleksowe rozwiązania

w zakresie budowy całej infrastruktury energetycznej oraz
nadzoru systemowego farm wiatrowych włączanych w głów-
ny system zasilania. Na fot. 1 i 2 pokazano przykłady zasto-
sowania aparatury AREVA T&D w aplikacjach elektrow-
ni wiatrowych.

Ostatnio zrealizowano kilka spektakularnych projektów

zlokalizowanych na morzu. Są to obiekty zawierające park wia-
trowy z masztami wiatraków posadzonych na dnie morskim
oraz platformę z zabudowaną kompletną stacja energetyczną
( rozdzielnią). Oto kilka przykładów takich inwestycji:

Położona na zachodnim wybrzeżu Danii przybrzeżna

farma wiatrowa Horns Rev2 o mocy 215 MW składa się z 91
turbin o mocy 2,3 MW każda, ustawionych w 13 rzędach.
Zakres dostawy obejmował:

kompletny sys-

tem sterowania
i nadzoru PA-
CiS dla morskiej
i naziemnej roz-
dzielni,

zabezpieczenia

MiCOM P139,
P632, P541 za-
instalowane w rozdzielni ŚN ( rozdzielnica typu GHA)
umieszczonej na platformie,

zabezpieczenia MiCOM P132 zainstalowane w każdym

z wiatraków.

Wszystkie zabezpieczenia komunikują się z systemem nad-

zoru w najnowszym protokole komunikacyjnym IEC 61850.

AutomAtykA zAbezpieczeniowA
i systemy nAdzoru
dlA fArm wiAtrowych

Mgr inż. K. Burek

Mgr inż. S. Wiśniewski

AREVA T&D

Fot. 1. Zastosowanie aparatury firmy AREVA w aplikacjach elektrow-
ni wiatrowych.

Stabilizacja

Transformator żywiczny

FBX / Flusarc

Obwody w izolacji gaz.

Znamionowo do 36 kV

MISTRAL

Prefabrykacja

Rozdzialnia SN

Stacja

Zbiorcza

Kompensacja

Mocy

Energia Wiatrowa

Systemy Nadzoru

Stabilizacja

Transformator żywiczny

FBX / Flusarc

Obwody w izolacji gaz.

Znamionowo do 36 kV

MISTRAL

Prefabrykacja

Rozdzialnia SN

Stacja

Zbiorcza

Kompensacja

Mocy

Energia Wiatrowa

Systemy Nadzoru

Fot. 2. Rozwiązanie dla przybrzeżnej farmy wiatrowej.

Automatyka Elektroenergetyczna

Nr 3/2009

U PRODUCENTÓW

Projekt ALFA VEN-

TUS (Niemcy) został
zrealizowany dla Vatten-
fall Europe New Energy
GmbH, EWE AG. Mor-
ska elektrownia wiatrowa
o mocy 60 MW ukończo-
na we wrześniu 2008 roku
produkuje energie dzięki
12,5 megawatowym turbi-
nom. Na platformie zbu-
dowanej na Morzu Północ-
nym zainstalowano roz-
dzielnie 110 kV/30 kV. W
rozdzielni pracują gazowe
rozdzielnice (GIS) nadzo-
rowane przez system ste-
rowania i kontroli PACiS
oraz przetworniki HVDC.

Na fot. 4 pokazano kilka przykładów elektrowni wiatrowych
zrealizowanych przez firmę AREVA T&D.

Farmy wiatrowe włączane są do sieci dystrybucyjnej w

miejscach często ekstremalnych, gdzie linie napowietrzne
znamionowo mogą nie być w stanie przesłać wygenerowa-
nej mocy z wiatraków przy wystąpieniu specyficznych wa-

runków. Linie typowo projektowane są do zasilania relatyw-
nie małych odbiorów, natomiast włączenie w taki system no-
wej farmy wiatrowej może powodować przepływ dużej mocy
zwrotnej. Szczególnie tego typu zmiany mogą być widocz-
ne w okresach letnich i zimowych, dla których określa się
znamionowe parametry obciążeń linii. Do takich i innych
warunków AREVA dostosowała systemy zabezpieczeń Mi-
COM P139 & MiCOM P341 (zabezpieczenie generatora
lub linii systemowej) oraz systemy nadzoru i sterownia sta-
cji typu PACIS & e-Terra wind, które z jednej strony umożli-
wiają pełną kontrolę i sterowanie tego typu obiektami gene-
racji rozproszonej natomiast dają możliwość optymalizacji
systemu tak, by odpowiadały w sposób dynamiczny na zmia-
ny wzrostu generowanej mocy w stosunku do optymalnie
małego obciążenia.

Rezerwowe systemy zabezpieczeń mogą inicjować wy-

łączanie określonych grup generatorów przy pełnej kontro-
li dodatkowych informacji przekazywanych ze stacji mete-
orologicznych i pomiaru temperatury przewodu (Power Do-
nutTM – Usi Power) oraz pomiaru maksymalnej obciążal-
ności prądowej linii (CIGRE standard) – MiCOM P341 z
funkcją DLR – Dynamic Line Rating, która umożliwia zwięk-
szenie oraz optymalizację przesyłu generowanej mocy przez
farmy wiatrowe na odcinku linii napowietrznej 110 kV.

Dostępne protokoły transmisji danych takie, jak: DNP3.0,

IEC60870-5-103, Mod-
bus, IEC61850-8.1 umoż-
liwiają łatwą integrację
układu zabezpieczeń do
tworzonego lub istnie-
jącego systemu nadzo-
ru w stacji.

Zabezpieczenia po-

siadają dodatkowo spe-
cyficzne funkcje takie,
jak df/dt ROCOF oraz
zmiana wektora napię-
cia na zaciskach genera-
tora Victor Shift wyma-
gane przy detekcji utra-
ty synchronizmu z głów-
ną siecią zasilania – Mi-
COM P341.

Zakład AREVA T&D

Sp. z o.o. w Świebodzi-
cach zrealizował ponad
50 projektów zawiera-
jących automatykę za-
bezpieczeniową i sterow-
niczą dla farm wiatro-
wych. W większości

Fot. 3. Platforma z rozdzielnią 110/30 kV.
Farmy ALFA VENTUS (Niemcy).

Fot. 4. Przykłady zrealizowanych projektów farm wiatrowych przez firmę AREVA

Nr 3/2009

Automatyka Elektroenergetyczna

U PRODUCENTÓW

były to projekty zagraniczne, głównie dla energetyki nie-
mieckiej (np. stacje WindPark-Iwen i UW Esperstedt). W
Polsce AREVA T&D dostarczyła zabezpieczenia do kilku
projektów na północy kraju (np. stacje Kamień Pomorski,
Karcino), gdzie włączano nowo powstałe farmy wiatrowe w
system sieci 110 kV. Wymagało to często przeprowadzenia
modernizacji na samej linii przez rozcięcie jej i podłączenie
zasilania z farmy tworząc w ten sposób układ linii o trzech
końcach. Dla ochrony takiego odcinka stosowano układy za-
bezpieczeń różnicowych linii typu MiCOM P54x, które pod-
łączone były pomiarowo pomiędzy sobą łączami światłowo-
dowymi tworząc redundantny schemat. Łącza zabezpiecze-
niowe często wykorzystywano do przesyłania sygnałów in-
formacyjnych (np. stany łączników) oraz wyłączających na
wszystkie końce linii łącznie z możliwością uwspółbieżnie-
nia zabezpieczeń odległościowych, przez co nie było potrze-
by montowania dodatkowych urządzeń do teletransmisji sy-
gnałów binarnych na stacji.

W marcu 2009 roku w Zespole Elektrowni Wiatrowych

na stacji GPZ Potasznia uruchomiono cyfrowe zabezpie-
czenia serii MiCOM na poziomie 20 kV i 110 kV. Wszyst-
kie zabezpieczenia podłączono do sytemu typu micro SCA-
DA - PACiS po protokole IEC61850-8.1. Innowacyjność tego
projektu polegała na stworzeniu różnych bramek dostępu dla
współpracy z zewnętrznymi systemami sterownia i nadzoru ta-
kich jak DYSTER i EX oraz umożliwieniu zdalnego pobie-
rania informacji z zabezpieczeń poprzez łącza inżynierskie
za pomocą programu MiCOM S1 lub S1 Studio. W projek-
cie zastosowano koncentrator typu C264 do którego pod-
pięto dodatkowo różne urządzenia, takie jak centra pomia-
rowe typu PECA w protokole Modbus, regulatory napięcia
typu N11.URT w protokole DNP3.0, SZR-06 firmy ZPrAE
w protokole IEC-103 oraz prostowniki i falowniki w proto-
kole IEC-103 w standardzie łącza szeregowego RS232.

Zakład Energetyczny Białystok poprzez bramkę dostępo-

wą posiada podłączenie do systemu nadzoru PRINS w pro-
tokole IEC60870-5-104.

Otwarta struktura systemu PACIS oraz przygotowane
i sprawdzone moduły pozwalają na szybką i sprawną apli-
kację systemu w nowych i modernizowanych obiektach
elektroenergetycznych także związanych z energetyką wia-
trową.

AREVA T&D oferuje także dyspozytorski System Stero-

wania i Nadzoru e-Terra (fot. 5). System jest w pełni skalo-
walny w zakresie liczby stanowisk roboczych, rozmiaru bazy
danych, funkcjonalności, jak i obszaru nadzoru. Jest on de-
dykowany dla użytkowników przemysłowych, jak i operato-
rów generacji i przesyłu energii; do tej pory znalazł zastoso-
wanie w tysiącach tego typu obiektów na świecie.

Oprócz samego nadzoru sieci elektroenergetycznej funk-

cjonalność zawiera również system rozliczenia energii, opty-
malizacja kosztów przesyłu, synchronizacja sterowników i wie-
le innych.

Przeznaczeniem jednej z jego handlowych odmian e-Terra

wind jest integracja farm wiatrowych z główna siecią zasila-
nia. Jest to zespół rozbudowanego oprogramowania, który
zawiera niezbędne narzędzia do planowania i łączenia róż-
nych informacji z systemu oraz sterowania i monitoringu
farm wiatrowych w czasie rzeczywistym pracujących w sys-
temie elektroenergetycznym.

Kluczowe cechy

�

Status turbiny

wiatrowej ( pracuje /

planowane lub nie

planowane przerwy

w dostawie energii )

�

Charakterystyka

turbiny wiatrowej

�

Dane pogodowe

data

�

Lista zdzrzeń

Kluczowe cechy

�

Status turbiny

wiatrowej ( pracuje /

planowane lub nie

planowane przerwy

w dostawie energii )

�

Charakterystyka

turbiny wiatrowej

�

Dane pogodowe

data

�

Lista zdzrzeń

Wizualizacja i nadzór każdej

turbiny w czasie rzeczywistym

Wizualizacja i nadzór każdej

turbiny w czasie rzeczywistym

Fot. 5. Widok okna systemu e-Terra Control dla farmy wiatrowej.

Wszystkich zainteresowanych rozwiązaniami w dziedzinie automatyki

zabezpieczeniowej i systemów sterowania zapraszamy do odwiedzenia

naszego stoiska L1 na Targach Energetab 2009 w Bielsku Białej a także

do kontaktu z naszymi pracownikami http://www.areva-td.pl