风电一体化变流并网升压箱变及其监控系统技术方案

本发明专利技术公开了风电一体化变流并网升压箱变及其监控系统，属于新能源风力发电技术领域。将变流器柜、控制柜、冷却设备从风机塔筒内移出来，与变压器和高压柜一起放置在箱变内；一方面可以省掉现有箱变内的低压柜；另一方面变流器柜的操作更为方便，即便发生了事故，也只是影响箱变，不会对风机塔筒造成影响，因为箱变的价格低，风机塔筒的价格高，从而可以降低事故损失；再一方面，移出来后，可以对变流器柜进行升级，并且散热可以做到更好，满足更广的需求；风电一体化变流并网升压箱变监控系统，对箱变进行全方位监控；还增加对变压器故障多参数采集，通过振动、超声波、噪音、变压器温度等物理量的变化来诊断变压器故障，提高安全指数。

【技术实现步骤摘要】
风电一体化变流并网升压箱变及其监控系统
本专利技术涉及新能源风力发电
，特别是风电一体化变流并网升压箱变及其监控系统。
技术介绍
我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度资料计算)，海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。从国内自身状况来看，风电市场经过近几年跨越式发展，产能达到3000万kW以上。中国风电的产业格局正经历一个调整、重构、再建设的关键节点，随着东北、西北、内蒙、新疆等地的限电的加剧，风力发电逐步向西南部的云贵高原、四川等地发展，因此高海拔大容量风力发电箱变前景非常广阔。风力发电箱变是将变压器、高压开关设备、低压配电设备等整合在一起的升压式箱式变电站，变流器柜、控制柜、冷却设备放置在塔筒内，运行了几年的老旧机组，还由于风机容量小，满足不了风场的发电要求，变流器柜经常需要满负荷运行，变流器柜长时间的满负载运行，容易造成事故。同时，近年来随着风电需求量的增加，随之带来的便是对设备性能要求的提高，安全连续可靠供电是十分必要。由于野外复杂恶劣的工作环境，导致设备老化加速，导致变压器故障频发。故障诊断就是实时检测变压器的运行状态并通过故障诊断模型对异常状况及时做出反应。也就是说，在变压器没发生故障之前，要对变压器的运行状态进行实时检测并做出寿命预测；在变压器发生故障之后，要对发生故障的部位、原因、类型以及程度等做出及时的判断，并输出相应的维修决策，提高系统的供电质量。变压器各类故障都有一个变化的过程，期间变压器设备的各类参数都会有相应的征兆，工作环境、负荷和故障等都会对变压器造成不同程度的影响。由定期检修发展到状态评估是变压器检修技术方面未来的发展方向。状态评估就是根据不同时刻、不同环境下变压器的运行状况数据进行特征量提取，查找发现异常和故障并进行诊断，确保供电可靠。目前，大多数都是只能在变压器温度过高时进行断电保护，并且监控功能较为片面和羸弱，不能全面准确的反映出变压器的运行状态，也不能对其发生的故障进行分析定位。变压器本身是一个非线性、强耦合且结构复杂的系统，加之引起变压器故障的因素多种多样，因此必须采用多源信息融合技术实现状态评估和故障诊断。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是，针对上述问题，提供风电一体化变流并网升压箱变及其监控系统，将变流器柜、控制柜、冷却设备从风机塔筒内移出来，与变压器和高压柜一起放置在箱变内，可对变流器柜进行改造，提高安全系数；监控系统对箱变进行全方位监控；还增加对变压器故障多参数采集，通过振动、超声波、噪音、变压器温度等物理量的变化来诊断变压器故障，提高箱变的安全指数。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：风电一体化变流并网升压箱变，包括箱变壳体，所述箱变壳体内设有低压室、变压器室和高压室，所述变压器室设有变压器，所述高压室设有高压柜；变流器柜，所述变流器柜位于所述低压室内，所述变流器柜通过电缆与风力机组连接；水冷泵，所述水冷泵位于所述低压室内且位于所述变流器柜的一侧，所述水冷泵与所述变流器柜的散热器连接；控制柜，所述控制柜位于所述低压室内且位于所述变流器柜的另一侧，所述控制柜与所述变流器柜通信连接；水冷泵、变流器柜、控制柜、变压器和高压柜并行布设于所述箱变壳体内。作为优选，位于低压室和变压器室的箱变壳体上均设有排风扇，所述排风扇位于靠近所述箱变壳体顶部的侧壁上。作为优选，所述箱变壳体下方还设有箱变基础，所述箱变基础顶部设有预埋槽钢，所述箱变壳体的底座焊接在所述预埋槽钢上。作为优选，所述箱变基础的侧壁上设有进线电缆管和出线电缆管，所述箱变基础内设有进线电缆支架和电缆桥架；所述箱变壳体的底座上设有进线电缆通道，所述进线电缆通道位于所述变流器柜一侧。作为优选，还设有与水冷泵连接的水冷散热器，所述水冷散热器位于所述箱变壳体外围的所述箱变基础上。作为优选，所述箱变基础的侧壁上还设有通风百叶窗，所述通风百叶窗上设有防尘棉和钢丝网。作为优选，所述所述箱变壳体的底座上还设有箱变基础入口，所述箱变基础内设有位于基础入口下方的爬梯。作为优选，所述箱变基础的底部设有排水槽和积水坑。本专利技术还提供一种风电一体化变流并网升压箱变的监控系统，包括：设备运行参数采集端，所述设备运行参数采集端用于采集风电一体化变流并网升压箱变的设备工作参数，所述数据采集终端包括电气参量采集模块、开关信号采集模块、电流互感器、电压互感器、倾角传感器和变压器故障诊断采集模块；所述电流互感器用于监测所述变流器柜和变压器的电流；所述电压互感器用于监测所述变流器柜和变压器的电压；所述倾角传感器用于测量变压器的倾斜度；所述变压器故障诊断采集模块包括振动传感器、超声波传感器、噪声传感器和变压器温度传感器；环境信息采集端，所述环境信息采集端用于采集风电一体化变流并网升压箱变内的环境信息，所述环境信息采集端包括环境温湿度测量模块和气体信息采集单元，所述环境温湿度测量模块用于测量所述低压室和变压器室的温湿度；所述气体信息采集单元用于采集箱变壳体内的气体；通讯模块，所述通讯模块包括第一通讯模块和第二通讯模块；云监控中心，所述云监控中心包括云端服务器和数据库，设备工作参数和环境信息通过数据总线或无线网络进行多个级联组网形成监控信息；对所述监控信息进行加密，得到加密监控信息；将所述加密监控信息通过所述第一通讯模块发送给所述云端服务器；所述云端服务器解密接收到的所述加密监控信息，还原得到所述监控信息，将所述监控信息存储到数据库中；所述云端服务器采用神经网络方法分析存储在数据库中的数据；移动终端；经所述云端服务器分析处理后的数据通过第二通讯模块传输给所述移动终端。作为优选，所述振动传感器为MEMS三维加速度传感器；所述超声波传感器选用40KHz超声波传感器；所述噪声传感器为MEMS麦克风；所述变压器温度传感器为非热成像的红外温度传感器。作为优选，所述无线通讯模块为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块；所述移动终端为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑或PDA。本专利技术风电一体化变流并网升压箱变，将变流器柜、控制柜、冷却设备从风机塔筒内移出来，与变压器和高压柜一起放置在箱变内；一方面可以省掉现有箱变内的低压柜；另一方面变流器柜的操作更为方便，即便发生了事故，也只是影响箱变，不会对风机塔筒造成影响，因为箱变的价格低，风机塔筒的价格高，从而可以降低事故损失；再一方面，移出来后，可以对变流器柜进行升级，并且散热可以做到更好，满足更广的需求；本专利技术风电一体化变流并网升压箱变监控系统，对箱变进行全方位监控；还增加对变压器故障多参数采集，通过振动、超声波、噪音、变压器温度等物理量的变化来诊断变压器故障，提高箱变的安全指数。附图说明图1是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.风电一体化变流并网升压箱变，其特征在于：/n箱变壳体，所述箱变壳体内设有低压室、变压器室和高压室，所述变压器室设有变压器，所述高压室设有高压柜；/n变流器柜，所述变流器柜位于所述低压室内，所述变流器柜通过电缆与风力机组连接；/n水冷泵，所述水冷泵位于所述低压室内且位于所述变流器柜的一侧，所述水冷泵与所述变流器柜的散热器连接；/n控制柜，所述控制柜位于所述低压室内且位于所述变流器柜的另一侧，所述控制柜与所述变流器柜通信连接；/n水冷泵、变流器柜、控制柜、变压器和高压柜并行布设于所述箱变壳体内。/n

【技术特征摘要】
1.风电一体化变流并网升压箱变，其特征在于：
箱变壳体，所述箱变壳体内设有低压室、变压器室和高压室，所述变压器室设有变压器，所述高压室设有高压柜；
变流器柜，所述变流器柜位于所述低压室内，所述变流器柜通过电缆与风力机组连接；
水冷泵，所述水冷泵位于所述低压室内且位于所述变流器柜的一侧，所述水冷泵与所述变流器柜的散热器连接；
控制柜，所述控制柜位于所述低压室内且位于所述变流器柜的另一侧，所述控制柜与所述变流器柜通信连接；
水冷泵、变流器柜、控制柜、变压器和高压柜并行布设于所述箱变壳体内。


2.根据权利要求1所述的风电一体化变流并网升压箱变,其特征在于：位于低压室和变压器室的箱变壳体上均设有排风扇，所述排风扇位于靠近所述箱变壳体顶部的侧壁上。


3.根据权利要求1所述的风电一体化变流并网升压箱变,其特征在于：所述箱变壳体下方还设有箱变基础，所述箱变基础顶部设有预埋槽钢，所述箱变壳体的底座焊接在所述预埋槽钢上。


4.根据权利要求3所述的风电一体化变流并网升压箱变,其特征在于：所述箱变基础的侧壁上设有进线电缆管和出线电缆管，所述箱变基础内设有进线电缆支架和电缆桥架；所述箱变壳体的底座上设有进线电缆通道，所述进线电缆通道位于所述变流器柜一侧。


5.根据权利要求1所述的风电一体化变流并网升压箱变,其特征在于：还设有与水冷泵连接的水冷散热器，所述水冷散热器位于所述箱变壳体外围的所述箱变基础上。


6.根据权利要求3所述的风电一体化变流并网升压箱变,其特征在于：所述箱变基础的侧壁上还设有通风百叶窗，所述通风百叶窗上还设有防尘棉和钢丝网。


7.根据权利要求3所述的风电一体化变流并网升压箱变,其特征在于：所述所述箱变壳体的底座上还设有箱变基础入口，所述箱变基础内设有位于基础入口下方的爬梯。


8.一种根据权利要求1-7任一项所述风电一体化变流并网升压箱变的监控系统，其特征在于：包括
设备运行参数采集端，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐策，尹宏波，赵绍云，
申请(专利权)人：桂林君泰福电气有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45