Energía Alternativa y Renovable

SIMULADOR PARQUE EOLICO MODELO 46128

DESCRIPCIÓN GENERAL Un parque eólico es un conjunto de aerogeneradores, que se encuentran cerca unos de otros, compartiendo un punto común de conexión a la red de distribución eléctrica denominada punto de conexión común. Generalmente, un parque eólico tiene un sistema SCADA (Supervisión Control y Adquisición de Datos) utilizado para el control individual de turbinas eólicas y supervisar el parque eólico completo. Por ejemplo, el operador del parque eólico podrá utilizar el sistema de control SCADA para poner en práctica las políticas operativas del propietario. Este sistema SCADA también se usa para controlar los aspectos operativos

del parque eólico y dar a los técnicos una visión de cómo el sistema se está comportando. Desde un punto de vista operativo, un centro de Control de Parque Eólico es una instalación donde el conjunto de turbinas de viento pueden ser controlados, vigilados y mantenidos. El Simulador de Parque Eólico simula el comportamiento de todos los aspectos de las turbinas de viento en un parque eólico. Una simulación de un sistema SCADA y un HMI fácil de usar (Interface Hombre-Máquina), crea un sistema ideal de entrenamiento para operador y técnico. Las turbinas de viento en este simulador siguen el modelo del popular aerogenerador

(732) 938-2000 / 800-LAB-VOLT, FAX: (732) 774-8573, E-MAIL: [email protected] (418) 849-1000 / 800-LAB-VOLT, FAX: (418) 849-1666, E-MAIL: [email protected] INTERNET: http://www.labvolt.com

SIMULADOR PARQUE EÓLICO MODELO 46128

DESCRIPCIÓN GENERAL (cont.) Bonus de 1300 KW, paso variable, stall regulado, turELQDGHYLHQWRFRQYHORFLGDGGXDO¿MDFRQXQJHQHUDGRU asíncrono de jaula de ardilla. Otras versiones del simulador de Parques Eólicos se han previsto para generadores de inducción doblemente alimentados. El simulador de parque eólico es una solución de software exclusivamente: no se necesita hardware especial, sólo un PC con adecuadas capacidades de rendimiento. El HMI está diseñado para ser fácil de usar e intuitivo. Presenta cada parámetro, así como los valores de las señales, tanto interna a la turbina de viento y publicada en el sistema SCADA. Cada turbina de viento en el parque eólico tiene su propio simulador dedicado, lo que permite a los usuarios cambiar los parámetros individuales independientemente de las otras turbinas y observar el comportamiento resultante de cada turbina eólica. El acceso a cada señal y parámetro está diseñado para cambiar fácilmente los diferentes escenarios que el usuario puede desear crear y observar. El control y seguimiento de los aerogeneradores se realiza a través de líneas de comunicación que unen a cada aerogenerador a un sistema central SCADA donde el operador del parque eólico puede monitorear el estado y la producción de cada sistema, bajar el sistema, dar permiso para el arranque, etc. El sistema SCADA también recoge datos de los aerogeneradores y los almacena para más análisis. Todas estas funcionalidades son también ejercidas en el Simulador de Parques Eólicos. El Simulador de Parque Eólico resuelve el problema de cómo capacitar al personal que deben entender el comportamiento de los subsistemas de la turbina de viento, así como el parque eólico en su conjunto. Operadores de parque eólicos necesitan que sus técnicos entiendan cientos de parámetros de funcionamiento y ser capaz de reaccionar a una gran cantidad de condiciones nominales de funcionamiento y en falla. Un técnico u operador es capaz de reproducir con el Simulador Parques Eólicos situaciones como: sensor de vibración activado, motor sobrecalentado, asimetría de las corrientes, voltaje superior excedido, voltaje inferior excedido, (Seguridad) falla en la UPS, subsistema hidráulico de la bomba de freno de arranque con demasiada frecuencia o bombeo durante demasiado tiempo, tiempo de frenado excesivo, cojinete sobrecalentado, tiristores sobrecalentado, contactor desvío soldado, contactor de desvío no funciona, el error de ángulo excesivo en el ángulo de paso de cualquiera de las tres aspas, error de aceite en el paso, error de posición, error en el lector de RPM, mordazas freno demasiado delgada, sistema de presión de aceite demasiado bajo, error cables, etc. Nada mejor que un simulador de un sistema de gen2

eración de energía eólica, que opera bajo un número ilimitado de condiciones, puede impartir el tipo de formación avanzada necesaria. Un simulador es capaz de crear escenarios metereológicos, así como eléctricos, mecánicos y operacionales que no podrían ser producidos bajo demanda con una turbina de viento real. A pesar de tener acceso a los sistemas reales para entrenar a su personal técnico para la instalación, puesta en servicio y mantenimiento de sus turbinas de viento, un simulador es visto como una herramienta necesaria para el aprendizaje avanzado por la industria de la energía eólica. El Simulador de Parques Eólicos se ocupa de tales requerimientos mediante dos elementos dentro del software: a) modelos de software elaborados del comportamiento de cada subsistema en la turbina de viento, b) ODVLQWHUIDFHVJUi¿FDVGHXVXDULRTXHIDFLOLWDQODFRQ¿JXUDFLyQ\YLVXDOL]DFLyQGHODVFRQGLFLRQHVGHHVWRV subsistemas.

TABLE OF CONTENTS Descripción General .................................... 1 Temas cubiertos ..........................................2 Lista de equipo ............................................3 Descripción del software ............................. 3

TOPIC COVERAGE ‡ Que es un parque Eólico? ‡ Que es una Turbina de viento? ‡ Estructura del Simulador de Parque Eólico ‡ Física de una Turbina de Viento ‡ Operaciones de un Parque Eólico ‡ Sesiones de Enseñanza ‡ Datos técnicos usados en el WFS WT y WFS SCADA

LISTA DE EQUIPO PARA SIMULADOR PARQUE EOLICO, MODELO 46128 CANT. 1

DESCRIPCION

NUMERO ORDEN

3DTXHWHPDQXDO,QFO &DUSHWD $¿FKHVDQG 0DQXDO8VXDULR ...................................... 88126

1

Software CD Simulador Parque Eólico.......................................................................................... 87422

1

Recurso CD Simulador Parque Eólico .......................................................................................... 87905

DESCRIPCIÓN SOFTWARE Diagrama en Bloque de la Turbina de Viento

Estructura del Simulador

La conexión del generador a la red mientras esta en producción es directa. Para la operación “corte”, la WT utiliza un conjunto de tiristores para la conexión del generador a la red durante un corto y controlado período de WLHPSR/D¿JXUDDQWHULRUPXHVWUDODHVWUXFWXUDLQWHUQD de una WT típica.

La WFS incluye dos aplicaciones que simulan el comportamiento de: ‡ un parque eólico completo, organizado en torno a su sistema SCADA. ‡ Una turbina de viento instalada en un parque eólico. El principal objetivo del WFS es servir como un sistema de entrenamiento para operadores de parques eólicos y personal de servicio de aerogeneradores industriales. Las aplicaciones del WFS siguen los principios que se describen a continuación: ‡ Simuladores se comportan lo más cercano a sus homólogos reales tanto como sea posible. ‡ La interfaz hombre-máquina ofrece interacción con los componentes y subsistemas de los aerogeneradores tanto como sea posible. Esta completa HMI permite al usuario acceder no sólo a las variables normalmente disponibles a través de la terminal de control de la tur3

SIMULADOR PARQUE EÓLICO MODELO 46128 bina eólica, sino también a los “cables” simulados que SCADA corresponden a las conexiones entre los subsistemas. /DVUHSUHVHQWDFLRQHVJUi¿FDVD\XGDQDORVXVXDULRV DLGHQWL¿FDUORVFRPSRQHQWHVGHODVWXUELQDVHyOLFDV ‡ El tiempo de la evolución de las señales internas son lo más cercano a la contraparte real como sea posible: por ejemplo, si las cuchillas reportan velocidad de rotación de 12 rpm, su representación 3D gira a esa velocidad. ‡ Cuando sea conveniente, los parámetros reales han sido adaptados a las aulas de clase para su uso. Por ejemplo. la velocidad angular de orientación en una turbina real es aproximadamente 1º por segundo, el simulador utiliza 5º de modo que los cambios pueden ocurrir más rápido, optimizando el tiempo del entrenador. ‡ Estas dos aplicaciones se basan en LDP (Lenguaje de Procesos© ACM), un marco especializado para desarrollo y ejecución de simulaciones. ‡ Ambos pueden ser ejecutadas simultáneamente.

Sinopsis de Control

La sinopsis contiene el HMI del simulador asociado con HODUFKLYRGHFRQ¿JXUDFLyQ8QHOHPHQWRVLQySWLFRSHUmite al usuario visualizar, en tiempo real, el valor de las VHxDOHV HVSHFL¿FDGDV \ PRGL¿FDU GLFKRV YDORUHV 6H muestra el sinóptico del control básico del emulador WT. La vista por defecto se muestra a la izquierda y a la derecha el menú desplegable expandido

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La interfaz de usuario para el sistema SCADA WFS incluye los siguientes elementos: ‡ Iconic view of each WT, indicating its internal name, La vista de iconos de cada WT, indicando su nombre interno, su estado (Producción, Detenido o fuera de servicio), la producción actual (en porcentaje con respecto al máximo), y los cables que la conectan con el punto de conexión común (típicamente la subestación). ‡ Una vista SCADA, o una vista de hoja de cálculo, donde el usuario puede acceder a información adicioQDOVREUHFDGD:7\KDFHUPRGL¿FDFLRQHVDDOJXQRV de ellos. ‡ AUn marco de mantenimiento a través del cual el usuario puede simular el cambio de la WT seleccionado en la vista SCADA, desde “fuera de servicio” a “Operacional.” ‡ Un marco de producción, también es común en la mayoría de SCADA de los parques eólicos, donde el usuario puede ver la producción real total de la energía, junto con la potencia máxima del viento. ‡ Un marco de Meteorología, donde el usuario puede establecer valores para las situaciones reales que se obtienen de la estación meteorológica del Parque Eólico. ‡ 8QDFDVLOODGHYHUL¿FDFLyQ³HQYtRDXWRPiWLFR´DWUDYpV del cual el usuario puede establecer una operación “manual” o “Automático” del Parque Eólico.

SINOPSIS USADA EN EL PROGRAMA Tren de manejo

mientos del rotor, la caja de engranajes y el generador desde el emulador Nacelle. Tiene dos principales “Vistas”, seleccionables a través de la barra de menú: Vista interna muestra los elementos internos de la Nacelle y la vista parque que muestra la WT en el Parque Eólico.

Viento y Nacelle

Este sinóptico ha sido diseñado para visualizar las señales más importantes que llegan al emulador Nacelle, y las señales de salida del emulador Nacelle. La siguiente es una lista de estas señales: ‡ Velocidad del rotor (rpm), desde el emulador Nacelle ‡ Velocidad del generador de (revoluciones por minuto), desde el emulador Nacelle. ‡ Valor rotación (º), desde el controlador del emulador ‡ La presión del circuito hidráulico del sistema de frenos, del emulador Nacelle. ‡ Estado del circuito hidráulico de la bomba, desde el controlador del emulador. ‡ El estado de la válvula en el circuito hidráulico, controlado por el “freno Suave” y “freno duro” que viene desde el controlador del emulador. ‡ El estado del conmutador de presión en el circuito hidráulico. ‡ El estado del freno liberado (encendido o apagado) desde el emulador de Nacelle. ‡ El estado de cada interruptor de conexión del generador (Grande: 4 polos y pequeños: 6 polos), desde el controlador del emulador. ‡ El estado de los detectores de sobre-velocidad Más de (VCU, HCU) ‡ El estado del sensor vibraciones de la torre. ‡ Las temperaturas para el ambiente (entorno), roda-

El propósito del sinóptico del viento y la Nacelle es: ‡ Permitir al usuario controlar la velocidad y dirección del viento. ‡ Mostrar la orientación de la Nacelle. ‡ Mostrar el número de vueltas de cable conectando el generador del Nacelle al panel eléctrico en la base del WT. ‡ Mostrar la veleta señal del viento (simulada). ‡ Mostrar las señales que controlan los motores de orientación, la señal de la veleta y las vueltas del cable de alimentación. Hay también el control de las cajas que permiten al usuario cambiar la velocidad y dirección del viento, y de forma manual el control de los motores de orientación.

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SIMULADOR PARQUE EÓLICO MODELO 46128 Panel Eléctrico

Terminal de Control

El sinóptico multivista del Panel Eléctrico combina representaciones para muchos aspectos de los circuitos de energía eléctrica de un WT.

Las diversas partes de esta pantalla sinóptica muestra información tanto como sea posible para el usuario acerca de los valores parámetrosvy un número de variables internas.

Cada WT está conectado al PCC (punto de conexión común) en el Parque Eólico ya sea en baja tensión (normalmente 690V red) o en media tensión (15 kV o más). En la última situación, el WT incluye un transformador de voltaje bajo a medio, generalmente se encuentra en la base de la torre.

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Se utiliza para mostrar la siguiente información: ‡ Salidas ‡ Entradas ‡ Desde la red ‡ Parámetros ‡ Valores de variables internas utilizadas en los algoritmos ‡ Botones para el control de orientación manual ‡ Botones para activar el funcionamiento “normal” ‡ (“Arranque”) o pasar a control manual (“Paro”) ‡ Información sobre estado interno de las máquinas (Operación y Seguridad)

Parámetros

Paquete Simulador Parque Eólico

(VWHVLQySWLFRVHXWLOL]DSDUDYHU\PRGL¿FDUORVYDORUHV de parámetros utilizados en la aplicación. Parámetros de se tienen como señales de salida o los generadores GHYDORU¿MR\DVHDDQDOyJLFDRGLJLWDO

Señales y Editor de Conexiones

Este sinóptico muestra una lista de señales de entrada. El color distingue señales analógicas o digitales.

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SIMULADOR PARQUE EÓLICO MODELO 46128

5HÀHMDQGRHOFRPSURPLVRGH/DE9ROWSRUFXPSOLUFRQDOWRVHVWiQGDUHVGHFDOLGDGHQHOSURGXFWRHOGLVHxRGHVDUUROORSURGXFFLyQLQVWDODFLyQ\VHUYLFLRQXHVWURFHQWURGHIDEULFDFLyQ\GLVWULEXFLyQUHFLELyODFHUWL¿FDFLyQ,62 /DE9ROWVHUHVHUYDHOGHUHFKRGHPHMRUDUORVSURGXFWRVHQFXDOTXLHUPRPHQWR\VLQSUHYLRDYLVR\QRHVUHVSRQVDEOHSRUHUURUHVWLSRJUi¿cos. Lab-Volt reconoce todos los nombres de productos utilizados aquí como marcas comerciales o marcas comerciales registradas de sus respectivos propietarios. © Lab-Volt 2012. Todos los derechos reservados.

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