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摘要：本文主要分析了风电场电气二次系统组网设计工作，明确了在设计的过程中应该采取怎么样的设计方法以及具体的设计理念，希望能够为今后的风电场电气二次系统组网设计带来参考和借鉴，提高设计的整体水平和质量。
关键词：风电场；电气二次系统；组网设计
在风电场的电气设计过程中，必须要注重每一个设计环节的质量。电气二次系统的组网设计关系到风电场的整体设计效果，所以我们必须要对其进行一个系统的分析，才能够保证设计的科学性和有效性。
1、风电场电气二次系统设计概述
保护与改善人类赖以生存的环境，实现可持续发展，是世界各国人民的共同愿望。我国政府已把可持续发展作为经济社会发展的基本战略，并采取了一系列重大举措。合理开发和节约使用自然资源，改进资源利用方式，调整资源结构配置，提高资源利用率，都是改善生态、保护环境的有效途径。
风能是清洁的、可再生的能源，开发风能符合国家环保、节能政策。风电场的开发建设可有效减少常规能源，尤其是煤炭资源的消耗，还可保护生态环境，营造旅游胜地。在我国，在对新资源和对可再生资源进行开发上，对太阳能和风能等可再生能源的开发利用研究成果最为显著，尤其是在风能的开发利用上已经取得了极为喜人的研究成果。当前，我国多通过建设风电场的形式来实现对风能的高效利用，电气二次设计还有优化的空间，可以进一步提高风能的利用率。
风电场电气的设计主要分以下几部分：风力发电机组升压方式、风电场集电线路形式选择、风力发电机分组及连接方式、风电场无功补偿、风电场升压站等。
风力发电机组升压：现国内外风力发电机组出线电压多为690V，若直接汇总并接入风电场的总升压站，则电能损耗过大，且导体的截面过大，难以满足现场的安装要求，因此，普遍将风机出口电压经变压器升高至35kV或10kV才能接入风场升压站。相比于10kV方案，从年运行费用上比较，在经济输送容量的范围内，35kV方案线损较小，且维护工作较少。因此，现国内风力发电机组升压多采用35kV方案。国外也有实验将风机直接升压至110KV，不经过整个电厂的主变整合与电网相连接。但是这样的结果却是会导致风机的频繁脱网、并网，最终，会使电网不稳定，也使得风机的总发电量降低，风电上网困难。
2、工程概况
本工程拟安装共计50台单机容量为2000kW的风力发电机组，风力发电机组与箱式变压器采用一机一变的单元接线方式。根据风力发电机组的台数和单机容量，全场共选用50台容量为2200kVA的箱式变电站，箱式变电站布置在风电机组基础附近，距风电机组中心约20m。风电机组控制柜至箱式变低压侧的连接选用6根YJV23-3×240mm2型电力电缆及2根YJV23-1×240mm2型电力电缆。
风电场集电线路以架空线路型式为主，两端采用电缆连接。线路与风机中心距一般为30m。根据35kV电压等级的经济输送容量、风电机组布置、升压站位置及地形条件，全场50台风力发电机组一共分为4组，每组连11~13台风机-箱式变单元，最终通过电缆接入110kV升压站。
本风电场工程共规划安装50台2000kW风电机组，总装机容量100MW，配套风电场送出拟建一座110kV升压变电站，以1回110kV线路接入系统。
110kV升压站拟建设2台50MVA的主变，采用三相三绕组（其中第三绕组为平衡绕组）有载调压变压器，主变型号SZ11-50000/110，115±8×1.25%/37±2×2.5%/10.5。本升压站110kV系统拟采用单母线接线，110kV配电装置拟采用敞开式户外软母线中型布置方式，主变压器进线2回，110kV出线1回。35kV系统拟采用以主变为单元的单母线接线方式，两段母线分别接入两回35kV进线、动态无功补偿装置及站用变。
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3、风力电厂电气二次系统组网设计具体内容
风力作为一种可再生和清洁的能源，逐渐取代了部分的不可再生能源，目前风力主要应用于发电领域。我国建设了众多的风力电厂，利用风力来进行发电。而在风力电厂中要想使得电网可以安全的运行，就需要合理的针对电气控制系统进行合理的设计，而在电气控制系统中,针对电气二次系统进行组网设计，可以使得电气系统运行更加的稳定，电网运行也更加的安全。
3.1发电机组控制系统中二次网络的设置
风机、箱变监控系统通信是指对风力发电机、箱式变电站控制及运行监视的通信网络，设计范围主要包括风电场每台风机、箱变至监控中心监控设备的光缆线路设计和光缆选型等。光缆线路沿35kV集电线路架设，并根据风机、箱变的分布情况和控制方式构成光纤网络，以保证各风机、箱变在运行控制、维护管理及故障信息传输等方面的通信需求。
本工程推荐方案将50台风机分为4组，每台风机对应一台箱变，50台箱变也分为4组，箱变的分组与相对应风机的分组相同。每组风机、箱变共用1条光缆线路与风电场监控中心的监控设备连接，风机监控系统形成光纤环网，实现监控中心对每台风机、箱变的监控。一般来说，风力发电机组中都会设置就地控制器，而这就地控制器上的光口上连接着广电转换器，在接受到电信号的时候，通过这一转换器就可以得到光信号。然后通过光缆将光信号传播出去，在控制中心接受到光信号的时候，将其输入到风机发电机组中，形成功率、风速以及各种开关装置的控制信号。变电站的控制中心与风力发电机组的就地控制器间是通过太网协议进行数据的交换和传送，而风力发电机组中的监控系统与变电站的监控系统也是通过太网协议来实现了的数据传送。
3.2风电场升压站控制系统中的二次网络设置
3.2.1系统的主网进行监控
电站计算机监控系统采用开放式、分层全分布系统结构。整个系统分为站控层和间隔层两部分组成，数据分布管理，站控层采用功能分布结构，间隔层按电气间隔设置现地测控单元，当站控层设备及网络停运时，能在现地控制单元对设备进行一对一操作、调节。
站控层设备和间隔层设备之间采用双星型以太网连接，网络介质可选用屏蔽双绞线、同轴电缆或光缆。
3.2.2针对35kV开关柜控制系统的子网进行设计
一般来说，针对35kV开关柜，配置的主要装置有馈线综保装置以及母线综保装置和配电装置三个，其中，综保装置能够有效的对pt、ct及开关设备信号进行接收并处理，对采集量进行判断并起到现地及远程的控制与保护，35kV配电室配置两台网络交换机，用于现地各单元设备组网及与站控层网络交换机连接。
4、结束语
综上所述，针对风电场电气二次系统的做完设计工作，设计人员一定要明确设计的要点和重点，针对设计过程中比较容易出现的问题和关键环节进行重点把握，才能够推进设计工作。
参考文献：
[1]杨晓峰,郑琼林,林智钦,薛尧,王志冰,姚良忠,陈博伟.用于直流电网的大容量DC/DC变换器研究综述[J].电网技术,2016,03:670-677.
[2]王豹,徐箭,孙元章,徐琪.基于通用分布的含风电电力系统随机动态经济调度[J].电力系统自动化,2016,06:17-24.
[3]蔡旭,施刚,迟永宁,常怡然,杨仁忻,张占奎.海上全直流型风电场的研究现状与未来发展[J].中国电机工程学报,2016,08:2036-2048.
[4]迟永宁,梁伟,张占奎,李琰,靳双龙,蔡旭,胡君慧,赵生校,田炜.大规模海上风电输电与并网关键技术研究综述[J].中国电机工程学报,2016,14:3758-3771.
[5]周慧娟.三十六湾风电场工程电气一次系统设计[J].电子世界,2016,23:159+171.
论文作者:孙育龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/17
标签：风机论文; 风电场论文; 电气论文; 系统论文; 风能论文; 变电站论文; 母线论文; 《电力设备》2017年第17期论文;