风电场电气系统课程设计
风电场电气系统课程设计报告
风能与动力工程专业风电场电气系统课程设计报告题目名称：48MW(35/110KV升压站)风电场电气一次系统初步设计指导教师：贾振国学生：班级：设计日期：2014年07月能源动力工程学院课程设计成绩考核表摘要根据设计任务书的要求及结合工程实际,本次设计为48MW风电场升压变电站电气部分设计。
本期按发电机单台容量2000kW计算，装设风力发电机组24台。
每台风力发电机接一台2000kVA升压变压器，将机端690V电压升至35kV 并接入35kV集电线路，经3回35kV架空线路送至风电场110kV升压站。
变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。
电气主接线是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定顺序连接而成的,电气主接线的不同形式，直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定等都有决定性的影响。
本文是小组成员的配合下和老师的指导下完成的，虽然时间很短，没有设计出特别完整的成果，可是我们学会了如何查找对自己有用的资料，如何设计一个完整的风电场电气系统。
并且我们设计出了三图，包括风机与箱式变电站接线图、35KV风电场集电线路接线图、110KV变电所电气主接线图,在这里感小组成员们的辛勤付出和贾老师的耐心指导。
关键词：主接线电气设备配电装置架空线路防雷与接地AbstractAccording to the requirements of the design task and combined with the engineering practice, the design is part of the 48MW wind power booster substation electrical design. This period in accordance with the generator unit capacity of 2000kW calculation, installation of 24 wind turbine units. Each wind generator with a 2000kV A step-up transformer, the terminal 690V voltage to 35kV and access 35kV integrated circuit, the 3 35kV overhead transmission line to the wind farm 110kV booster station.Substation is an important part of power system, which directly affects the safety and economic operation of the whole power system, is the intermediate link between power plants and users, plays a role in transformation and distribution of electricity. The main electrical wiring is composed of a transformer, circuit breaker, isolating switch, transformer, bus, surge arresters and other electrical equipment according to a certain order which is formed by the connection of different form, the main electrical wiring, directly affect the operation reliability,flexibility, and the choice of electrical equipment, power distribution equipment arrangement, relay protection and control to have a decisive impact.This paper is combined with team members and under the guidance of teachers completed, although time is very short, no design particularly integrity achievements, but we learned how to find useful on its own data, how to design a complete wind farm electrical system. And we designed the three pictures, including fans and box type substation wiring diagram, 35KV wind farm set wiring diagram of an electric circuit, 110KV substation main electrical wiring diagram.Thanks to the team members to work hard and Jia teacher's patient instructions here.Key word：The main wiring Electrical equipment Distribution device Overhead line Lightning protection and grounding目录前言 (6)1.课程设计题目 (7)1.1装机容量 (7)1.2机组概况 (7)1.3集电方式 (7)1.4风电场接入电力系统方式 (8)1.5关于短路电流计算和电气设备选择的说明与建议 (8)1.6关于防雷与接地及电气二次的说明 (9)2.课程设计任务与要求 (9)2.1设计风机与箱式变电站接线方案，选择下列设备 (9)2.2设计风电场集电线路接线方案，选择35KV架空线路 (10)2.3设计110KV变电所电气主接线（含二期工程部分） (10)3.风电机组与箱变接线设计及设备选择 (10)3.1电缆选择 (10)3.1.1 690V电力电缆 (10)3.1.2 35KV电力电缆 (10)3.2箱式变压器的选择 (11)3.3风电机组与箱变接线设计 (12)4.风电场集电环节设计及电缆选择 (13)4.1设计总则 (13)4.2集电线路回路数 (13)4.3集电线路电缆选择 (14)5.变电所电气主接线设计及设备选择 (15)5.1 主变压器选择 (15)5.1.1主变压器容量选择 (15)5.1.2主变压器台数的选择 (15)5.2 断路器的选择 (18)5.3隔离开关的选择 (20)5.4避雷器的选择 (21)6.课程设计总结 (22)致 (23)附录 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。
第三章(4)风电场电气系统设计
2014/9/2
风力发电场（Ch3.4）
电气一次
风电场电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ主接线
集电线路方案
地埋电缆和架空线 架空线路投资成本较低，但在风电场内需要条形或格形
布置，不利于设备检修，也不美观 采用直埋电力电缆敷设，风电场景观较好，但投资较高
2014/9/2
风力发电场（Ch3.4）
电气一次
厂用电系统设计
维持风电场正常运行及安排检修维护和风电场运行 维护人员在风电场内的生活用电等
根据《风电场电气设计规范》，风电场厂用电系统 应采用三相四线制，系统的中性点直接接地，系统 额定电压为380/220V
2014/9/2
风力发电场（Ch3.4）
2014/9/2
风力发电场（Ch3.4）
电气一次
照明设备
简述工作、事故照明供电方式、电压及容量选择 风电场照明用电分为正常工作照明和事故照明两部分
正常工作照明电源引自厂用交流配电盘 应急照明电源引自直流馈电屏 各主要通道均配置应急照明
2014/9/2
风力发电场（Ch3.4）
号； 4.《电网调度管理条例》 中华人民共和国国务院令第115号； 5.《35～115kV无人值班变电所设计规程》DL/T5130-1999； 6.《建筑物防雷设计规范》 GB50007-1994； 7.《继电保护及安全自动装置自动规程》 GB14285-2006； 8.《供配电系统设计规范》 GB50052-1995； 9.《变电所总布置设计技术规程》 DL/T5056-2007； 10.《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 DL/T620-1997； 11.《交流电气装置的接地》 DL/T621-1997；
风电场电气系统教学设计
风电场电气系统教学设计背景自然资源的枯竭以及环境污染问题成为人类面临的严峻挑战。
随着全球经济的快速增长，新型清洁能源的开发和利用逐渐成为重要的议题。
风力发电作为新兴的清洁能源，具有可再生、无污染、节能等优点，因此备受关注。
随着全球风电行业的迅速发展，对风电场电气系统的需求也越来越大，因此，培养和提高风电场电气工程师的能力变得非常重要。
目标本教学设计旨在帮助学生掌握风电场电气系统方面的基础知识，培养学生的实际操作能力，并增强其合作意识和创新能力。
通过本教学设计，学生应达到以下学习目标：1.掌握风电场电气系统的基本原理和设计方法。
2.熟悉风电场电气系统的组成部分和功能。
3.能够独立进行风电场电气系统的设计和优化。
4.具备一定的团队合作能力和创新能力。
教学内容1.风电场电气系统的概述–风电场电气系统的基本原理和发展现状–风电场电气系统的组成部分和功能2.风电场电气系统的设计和优化–风电场电气系统的设计流程和方法–风电场电气系统的优化方法和技术3.风电场电气系统的运维–风电场电气系统的运行与维护–风电场电气系统的故障分析和解决方法4.实践操作–实验室中模拟风电场电气系统的实现–进行电气系统的设计和优化–分组讨论并撰写实验报告教学方法本教学设计采用授课与实践相结合的方式实现教学目标。
通过理论授课及实验操作，学生可以掌握风电场电气系统的基本原理，熟悉风电场电气系统的组成部分和功能，并能够独立进行风电场电气系统的设计和优化。
具体授课方法包括：1.理论授课–讲解风电场电气系统的基本原理和设计方法，引导学生建立起系统的认识。
–组织分组讨论，通过案例研究和实例分析来深入理解风电场电气系统设计和优化方法。
2.实验操作–模拟实验室环境，进行风电场电气系统设计和优化–引导学生进行实验数据分析，并撰写实验报告评估方法评估学生的教学效果，主要采用以下方法：1.课堂表现–学生参与讨论的积极性–学生对于风电场电气系统的理解和认识程度2.实验报告–学生的实验报告质量和是否能够合理分析实验数据3.课后作业–学生的课后作业的准确度和完整度结论本教学设计通过理论授课及实验操作的方式，旨在帮助学生掌握风电场电气系统方面的基础知识，培养学生的实际操作能力，并增强其合作意识和创新能力。
风电场电气一次系统设计
风电场电气一次系统设计【摘要】本文论述了风电场电气一次设计，并着重介绍兆瓦级风电机组电气一次部分的组成，包括接入系统、电力电缆和主要电气设备的选型、过电压和接地保护系统、照明系统等。
【关键词】双馈异步型风力发电机组；短路电流；等电位搭接1.概述风电场电气部分主要由一次部分(系统)和二次部分(系统)组成。
电气一次可分为4个主要部分:风电机组、集电线路、升压变电站、所用电系统。
电气二次分为风力发电机组计算机监控系统和变电站计算机监控系统。
本文着重以某风电场风电机组电气一次设计为例，结合电气主接线等内容对风电场电气一次从理论到技术进行了简要阐述。
2.电气一次系统设计2.1接入系统本工程风电场总装机容量为40MW，安装单机容量为2MW D110的双馈异步型风力发电机组20台。
本期风电场内建设110kV升压变电站1座，配置一台40MV A主变和两台50MV A主变及一回110kV出线，本期机组通过35kV集电线路接入风电场升压站35kV侧。
2.2 电气主接线1. 风电场电气主接线机组出口电压为0.69KV，风电机组与箱式变的接线方式采用一机一变的单元接线方式，配套选用20台箱式变，其低压侧电压与机组匹配选用0.69KV，高压侧35kV。
箱式变就近布置在距离风力发电机组塔基约25米的位置。
2. 升压站电气主接线风电场建设承载着向系统供电的任务，根据风电场最终规划方案，建设一座110kV升压站，建成一台40MV A主变压器，经GIS接入110kV母线，并通过110kV线路接入220kV变电站。
升压站低压侧为风电场电源进线，电压等级35kV。
2.3主要电气设备选择1.短路电流短路电流计算是电气设备选型、导体选择、继电保护整定和校核的基础，其计算结果直接影响到电气系统的安全可靠性和工程造价，将风电场作为独立系统进行短路电流的分析计算，通过对整个电气系统中的组成元件进行合理的等值、简化，在不改变其主要电气特性的前提下，将复杂的电气网络简化成为可供计算的电路模型。
风电场电气部分课程设计大纲
《风电场电气部分课程设计》教学大纲适用专业: 风能与动力工程专业先修课程：电工电子技术、电机学、风电场电气工程一、目的在《风电场电气工程》理论知识基础上，通过本课程设计让学生将所学理论知识应用于风电场电气工程实践，使学生在风电场电力系统方面的工程计算能力及分析和解决实际问题的能力能够得到训练和培养，为将来从事风电厂相关工作奠定良好的基础。
二、基本要求1．根据给定的风电场资料，全面地运用所学的电气工程知识，掌握风电场电气主接线、短路电流、主要一次设备的选型计算以及配电装置规划与设计等方面的方法。
2．绘制主要部件的结构图。
图面符合制图标准，尺寸标注正确。
3．编写设计说明书，应说明设计的指导思想，方案比较和确定的原则，最后选定方案的参数，包括设计所依据的资料和数据，主要的计算结果，所选定设备的型号和对设备布置的说明。
要求条理清晰，并附有必要的图表和曲线。
根据内容分章节叙述、标明题目、列出目录，完整无遗漏。
字体端正，版面整洁，语言精炼。
4．编写设计计算书，应写明各主要参数的计算过程，包括列出设备的工作条件，给定的参数、理论公式及详细的计算步骤与计算结果。
要求计算结果准确可靠。
三、实践内容与时间分配见表1。
四、实践条件与地点建议1. 实践基本条件要求（1）应有满足学生课程设计计算机绘图的计算机房；（2）应有CAD制图软件，版本不低于2004；（3）应有课程设计的专用教室，提供学生使用计算机的电源。
2. 实践地点建议建议安排专用设计教室，便于学生集中做课程设计，并有利于指导教师集中指导。
五、能力培养与素质提升1. 能力培养（1）使学生受到综合运用所学“风电场电气工程”知识解决实际问题的训练，进一步培养学生的独立工作能力，使学生开始从理论学习逐步过渡到实际工作中。
（2）培养学生将过去熟悉的定性分析、定量计算方法与工程估算、设计绘图等手段相结合，通过课程设计，培养学生理论联系实际的正确设计思想，训练学生比较系统地运用所学的理论和生产实践知识去分析、解决问题的能力，为将来从事水电厂运行、管理、试验、调整、改造和科研打好基础。
风电场电气系统设计
风电场电气系统设计摘要：经济的快速发展，人类对能源的需求量逐步增加，只有合理设计各种能源系统，才能使其安全有效运转，转化成更多的能源，满足人类生产、生活需求。
风电迅速的大规模建设，要求风电场的设计尽快成型，加快风电场建设的速度，提高工程建设和管理的整体效率。
因此，对风电场电气设计中的相关要点进行总结归纳，对于风电发展有着重大意义。
关键词：风电场；电气系统；设计1、前言风力发电主要依靠的是风能转化为电能，风电作为我国发展的可再生能源受到大家的关注，在风电场的建设过程中离不开工程设计，其中风电场电气设计对风电场发电情况有着较大的影响。
设计包括很多的内容，风电场主接线的设计、集电线路设计以及防雷系统设计等。
2、风电场设计原则（1）风电场电气设计应遵循国家的法律、法规，贯彻执行国家的经济建设方针、政策和基本建设程序，使设计符合安全可靠、技术先进、经济合理的要求，便于施工和检修维护。
（2）风电场电气设计应结合工程的中长期发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，并考虑后期发展扩建的可能。
（3）风电场电气设计，必须坚持节约用地的原则。
（4）风电场电气设计应本着对场区环境保护的原则，减少对地面植被的破坏。
（5）风电场电气设计应本着“节能降耗”的原则，采用先进技术、先进工艺，减少损耗。
3、风电场电气设计的要点3.1主接线的设计在设计风电场的主接线的时候，要参看的因素有很多，其中包括送电线路电压等级、使用设备的特点，以及电压系统的稳定等等。
风电场的升压站主要考虑的是用电站，这是因为风电场中机组设备的特点决定的，由于设备的特点，在接线的时候讲究简单化，此外还要考虑其他的几个方面：如风电场是否在供电上能实现安全可靠、设备运行的灵敏度，才操作或者是维修设备的时候是否简单。
不能忽视的是还要考虑经济的因素。
3.1.1风电场高压侧主接线风电场升压站高压侧配电装置的基本接线方案主要有变压器—线路单元接线和单母线两种形式。
汇集单个风电场电能的升压站宜采用变压器—线路单元接线和单母线两种形式。
风电场升压站电气系统设计
风电场升压站电气系统设计随着全球能源需求的不断增长，风能已经成为一种主要的可再生能源。
风力发电系统由风电场和输电系统两部分组成，升压站的电气系统设计是风电场输电系统中至关重要的部分。
升压站的主要作用是将风电机组（一般为690V或1kV低压）的输出电压提升到输电系统所需要的220kV或以上的高压电力。
升压站的主要设备包括变压器、开关设备、保护设备和计量仪表等。
在风电场的输电系统中，升压站电气系统设计的一大挑战是随着风电场的规模扩大和安装风机的数量增加，输电系统的电流和电压等参数也会相应提高。
这就要求升压站的电气系统必须具备足够的承载能力和安全可靠性。
为了保证升压站的运行稳定，还需考虑负荷变化、风电场的故障维护以及输电系统的保护等因素。
在升压站的电气系统设计中，需要考虑以下几个方面：1. 变压器的选择和配置升压站的核心设备是变压器，因此必须选择适当的变压器以满足输电系统的电压等级和容量需求。
在变压器的配置方面，必须考虑变压器的冷却方式、调节方式以及谐波损耗等因素。
2. 开关设备的选择和配置升压站中的开关设备主要用于控制、保护电路和处理故障。
在开关设备的选择方面，必须考虑其额定电压、额定电流、绝缘等级以及操作特性等因素。
此外，开关设备的配置应根据升压站的具体要求进行设计。
3. 保护和监测设备升压站的保护和监测设备主要用于检测输电线路和设备中的故障，并提供及时的故障保护措施以避免事故的发生。
在保护和监测设备的选择方面，必须考虑设备的可靠性、灵敏性、速度和精度等因素。
4. 地线和接地方式升压站电气系统的接地方式应选择适当的方式，以保证安全使用和可靠地接地。
在接地方式的选择方面，需考虑地电阻、对电磁干扰的影响以及对设备的影响等因素。
综上所述，升压站电气系统的设计必须经过科学合理的规划和严格的电气安装标准。
只有如此，才能应对不断扩大的风电场规模和提高系统安全可靠性的要求。
风电场电气与控制系统教学教案
1、并网型风力发电系统主要由风力发电机组和升压变电站组成2、考虑管理、运行、维护以及投资、产权等综合成本因素,在我国风力发电一般采用集中并网远距离传输运行;3、风电场的电气与控制系统主要包括升压站含入网送出线路、场内输变电系统含箱变、风电机组电气系统三部分;4、根据风电场的规模、电力输送距离、接入变电站的系统电压等级等多种因素,风电场升压站一般有330kV升压站、220kV升压站、110kV升压站、66kV升压站4种电压等级;5、根据风电场规模及电网公司的要求,送出线路的杆塔可以是单塔单回、单塔双回；LGJ导线可以是单根或多分裂;送出线路还应包括通讯用的光缆或微波通讯装置等;6、根据风电场设计规范,风电场升压站按用户站设计,其主接线结构简单,一般为线路-变压器组或单母线接线形式,一般为中型布置,而配电装置有开放式和成套组合式电器两种形式;7、配电装置开放式布置的优点是投资省,缺点是占地较大;成套组合电器的有点是占地少,可靠性高,缺点是价格贵;8、线路-变压器组接线的优点是：接线简单清晰,高压侧不设母线,电气设备少,投资少,操作简便,继电保护简化;缺点是：当一组单元中的某个元件故障或检修时,整个单元将停止运行;适用于设置1台主变压器的风电场;9、单母线接线的优点是：接线简单明显,设备少、经济性好,运行时操作方便,便于扩建;缺点是：当母线或者母线侧刀闸发生故障或者进行检修时,各支路都必须停止工作；引出线的开关检修时,该支路要停止供电;10、单母线接线适用范围为多期开发,设置2～4台主变压器、只有1回送出线路的风电场;如取消线路上的断路器,就成为扩大线路-变压器组接线方式;11、风电场升压站低压侧10Kv或35kV电气主接线一般采用单母线或单母分段接线方式;但考虑到调度管理以及减小投资的关系,建议风电场升压站低压侧10Kv或35kV电气主接线采用单母线方式,而不分段,不设计母线联络开关;12、风电场电气主接线35Kv中性点,根据风电场容性电流的大小,一般采用不接地或消弧线圈、小电阻、以及消弧消谐装置接地方式;13、根据实际运行经验,对于风电场的集电线路为全电缆形式,且其容性充电电流大于30A,一般采用小电阻接地方式;而对风电场集电线路为架空线路和电缆组合方式,如电缆容性充电电流小于10A一般采用不接地方式；如容性电流大于10A且小于30A或最大为35A一般采用消弧消谐接地装置接地方式;14、由于风电场升压站按用户站设计,且为保证故障尽快切除,不建议选用消弧线圈接地方式,如带病电网系统运行较长的时间,可能出现两相短路或三相短路故障,可能出现保护越级;15、由于风的随机性和不稳定性,风电场需要无功补偿,并且一般选择为动态无功补偿装置,根据实际风电场运行经验,风电场所需要的总的无功容量在12%～16%之间;16、对于直接接入公共电网的风电场,其配置的容性无功容量能够补偿风电场满发时汇流线路、主变压器的感性无功以及风电场送出线路的一半感性无功之和,其配置的感性无功容量能够补偿风电场送出线路的一半的充电无功功率;17、对于通过220kV风电汇集系统升压到500kV或750kV电压等级接入公共电网的风电场群中的风电场,其配置的容性无功容量能够补偿风电场满发时汇集线路、主变压器的感性无功及风电场送出线路的全部感性无功之和,其配置的感性无功容量能够补偿风电场送出线路的全部充电无功功率;18、无功补偿装置形式为选用静止型动态无功补偿装置SVG或SVC和固定电容滤波支路组成;19、35kV接地形式与中性点设备,现在一般为小电阻接地或消弧消谐装置加精确选线装置接地;20、220kV母线采用LGJ架空导线,35kV采用TMY母线铜排21、风电场升压站内所有电气设备、构架等均采用2根接地引下线与主接地网可靠连接;构架避雷针、氧化锌避雷器等与主接地网连接处设集中接地装置;22、风电场输变电系统包括箱式变压器、场内输电线路、升压站低压侧等部分;23、一般50MW、35kV电压等级的风电场输电线路为2～4回,100MW、35kV电压等级的风电场输电线路为4～8回;24、风电场内输电线路有架空线路和高压电缆两种方式;出于环境保护、森林防火等的需要,应当采用高压电缆的方式;25、35kV架空线路的经济输送距离为10km以内,极限输送距离20km左右;26、风电场35kV电压等级线路进站前1～2km称为进站保护段,需装设避雷线;27、箱式变电站是由高压开关设备、电力变压器、低压开关设备等部分组合在一起,构成的户外变配电成套设备;具有成套性强、占地面积小、投资小、安装维护方便、外形美观、耐候性强特点;28、箱式变电站有欧式变和美式变两种类型,一般风电场常使用美式变;欧式变有一层外壳,有操作空间,便于现场维护；美式变的高压负荷开关和熔断器直接在油箱里,利用油绝缘,有体积小、结构紧凑、价格便宜等优点;29、箱式变电站设置2个直径不小于12mm的铜质螺栓的接地体,接地电阻应满足R≤4Ω,并在定期检查时查验;30、雷电流引起的过电压,取决于引下系统和接地网的电阻和面积;引下系统和接地网的电阻越小,面积越大,雷电流引起电压越小,反之亦然;31、风电场共采用三套计算机监控系统：一套随风力发电机组配套的计算机风电机群SCADA监控系统、一套升压站用的计算机监控系统、一套用于远方监视终端服务器系统;32、风电场升压站的计算机监控系统采用分层、分布、开放式的网络结构,由主控层和现地层组成,分别使用100M和10M以太网;主控层包括监控主站、远动站、打印机和GPS时钟系统等设备;现地层可在现地单机控制、保护、测量和采集信号;33、升压站信号分为电气设备运行状态信号、电气设备和线路事故和故障信号;34、升压站的主要电气设备可现地控制也可在中控室进行集中监控;中控室及现地均可操作断路器、隔离开关等;隔离开关与相应的断路器和接地刀闸之间装设闭锁装置; 35、根据风电场接入系统设计要求,风电场上网电量计量点设在出线处,计量点安装2套电能表和电能量远方终端1套,电能表采用智能式多功能电能表,精度为级;36、220kV主变压器配置2套冗余的差动、后备及非电量保护,保护动作于断开主变压器的各侧断路器;37、35kV无功自动补偿装置的断路器配置电流速断保护和过电压保护;电流速断保护动作于断开断路器；过电压保护带时限动作于断开断路器;38、35kV进线保护配置限时电流速断和过电流保护,以及零序过流保护、过负荷保护及小电流接地选线保护,保护动作于信号或跳闸;39、升压站根据规模配置1套或2套220V直流电源系统;直流电源系统配1组或2组容量为200Ah蓄电池组,采用高频开关电源装置对蓄电池组进行充电和浮充电;40、需要交流电源供电的计算机监控设备由UPS电源供电,一般选用1套或2套5Kva的UPS电源,UPS电源由直流系统的蓄电池供电;41、风电场的通信系统主要包括系统通信、场内通信以及对外通信;42、风力发电机组的现地监控系统主要包括两部分：第一部分为计算机控制单元,控制模块由plc或微计算机构成；第二部分为同步并网及功率控制单元,由变频器组成;43、风力发电机组的机械保护包括:风力发电机组配置的温度升高保护、振动超限保护、转速升高保护、电缆纽绞保护等;44、风电场能量管理平台在对风电机组进行功率调节时,两次限功率指令之间的最小时间间隔为50s;45、电能管理平台在当风速达到功率要求时,可实现单机有功功率在10%～100%额定功率之间调节;46、风电场应配置风电功率预测系统,系统具有0～48h短期风电功率预测以及15min～4h超短期风电功率预测功能;47、风电场每15min自动向电力系统调度部门滚动上报未来15min～4h的风电场发电功率预测曲线,预测值的时间分辨率为15min;48、风电场每天按照电力系统调度部门规定的时间上报次日0～24时风电场发电功率预测曲线,预测值的时间分辨率为15min49、风电场功率预测系统的组成;一般分为4个模块,即中尺度数值模拟系统、微尺度气象模型、发电量计算物理模型和误差统计校正模型;50、风功率预测系统能进行短期预测,提供72h风电功率预测,时间分辨率为15min;也能进行超短期预测,提供未来5h风电功率预测,时间分辨率为15min;51、SCADA系统可以对风电场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、参数调节、各类信号报警,以及产生统计报表等各项功能;52、风电场中央监控系统通过电缆、光缆等介质将风力发电机组进行物理连接,对于介质的选择依据风电场的地理环境、风力发电机组的数量、风力发电机组之间的距离、风力发电机组与中央监控室的距离、项目的投资以及对通讯速率的要求制定;53、大规模存储电能的作用是：可以解决电力生产中的峰谷差难题；提高电力系统供电的可靠性,避免突然停电带来的麻烦和损失；储能可以提高系统的稳定性,在电力系统遇到大的扰动时,避免系统失稳；储能装置是风力发电、太阳能发电等可再生不稳定能源发电设备中不可缺少的装备;54、风电场电池储能是风电机组发出的电经过双向逆变的整流回路成直流存入电池,以后在需要用电时,电池里的电经过逆变器成交流输出;55、海上风电机组的冷却方式均采用油冷或者水冷,通过热交换器与外界进行热交换来达到散热的目的;56、海上风电机组的结构是密封性结构,设计的空气过滤器可以把水汽、盐分隔绝在外面,减少了这些不利因素对塔筒内部不见的腐蚀和污染,通过水冷系统对塔筒内的变频器、变压器、控制柜进行冷却;57、海上风电有它的特殊性,其场内输变电系统都是海缆,箱变一般在塔筒内;海缆长度比较长,充电电容比较大,风电场场内无功呈现容性,这与陆上风电有突出差别,所以对风电场升压站配置无功补偿有独特要求;58、风电场电能传输一般都经过二次升压,即风力发电机组千伏经机旁安装的箱变升至10千伏或35千伏为一次升压,二次升压为汇集后的10千伏或35千伏经安装在升压站的主变升至66/110/220/330千伏接入公共电网;59、风电场规模在100MW以内,输送距离在30km以内,考虑经济性,在系统接入变电站有110千伏等级的情况下,可建1个110千伏升压站,在系统接入变电站有220千伏等级的情况下,可建1个220千伏升压站；风电场规模较大、输送距离较长的情况下,拟建220千伏升压站为宜;60、风电场升压站低压侧电气主接线之所以采用单母线分段接线方式,其目的是考虑主变检修时,便于其母线段风机发出的电能能送出或在小风月便于某台主变退出运行,以节约一台主变的空载损耗;61、风电场主变压器一般采用三相双绕组油浸风冷有载调压电力变压器,而在风电场场内集电线路为电缆时,部分风电场采用了三相双绕组带平衡绕组的有载调压变压器;62、35千伏开关柜采用手车式或固定式金属铠装开关柜;63、无功补偿系统含电力电容器滤波支路的开关柜,由于容性电流较大,一般选用经老化试验的真空断路器或SF6断路器;断路器的额定电流根据容量选择,而热稳定电流一般取kA;64、220千伏、35千伏母线、220千伏、35千伏进线线路侧、主变压器两侧及主变压器中性点均装设复合外套金属氧化锌避雷器,此外主变压器中性点还装设放电间隙,35千伏并联电容器装设避雷器保护;65、开关柜需要有完善系统的过电压解决方案,35千伏开关柜一般在PT柜装设避雷器,或在每个开关柜安装过电压保护性能更好的过电压保护器,采用大能容和自脱离防爆型两项过电压技术,能有效抑制系统过电压对设备损坏;66、升压站采用复合式接地网;水平接地体采用606热镀锌扁钢；垂直接地极采用长的热镀锌角钢;变压器四周与人行道相邻处,设置与主接地网相连接的均压带67、风电场的控制系统应由两部分组成：一部分为就地计算机控制系统；另一部分为主控室计算机控制系统;主控制室计算机应备有不间断电源68、控制系统采用计算机控制技术实现对风力发电机组的运行参数、状态监控显示及故障处理,完成机组的最佳运行状态管理和控制;69、SCADA中文名称数据采集与监视控制系统;70、风电机控制系统参数及远程监控系统实行分级管理,未经授权不准越级操作;71、为了提高风电场的整体管理水平和自动化水平,保证风电场的安全、可靠运行,升压站应设置计算机监控系统、微机继电保护系统、防误操作闭锁系统、光纤和通信系统;72、蓄电池是一种储能设备,它能把电能转变为化学能储存起来；使用时,又把化学能转变为电能,通过外电路释放出来;73、海上风电的适应性要求包括防盐雾腐蚀措施、防雷措施、防雷接地系统;74、中央监控系统的网络结构支持链形、星形、树形结构;具体的连接方式需要根据风电机组的排布位置,结合现场施工的便捷性确定;75、单母线接线高压只有一组母线,每个出线和变压器都通过断路器和隔离开关接到母线上;76、母线起着汇集和分配电能的作用;扩大线路-变压器组仅仅比单母线少一个出口断路器等相应开关设备;77、为解决220千伏线路长效应现象,就要求在风电场升压站220千伏线路出口处安装能补偿220千伏线路充电功率一半的线路电抗器;78、线路隔离开关采用水平双断口式隔离开关,额定电流根据容量选择,热稳定电流为40kA;79、主变压器、出线回路电流互感器配置6个次级线圈;80、26/35千伏电压等级的电力电缆用于35千伏输电线路；15千伏电缆用于10千伏输电线路；1千伏用于机组至箱变之间的连接电缆;81、在同样的截面下,铝芯电缆载流量比铜芯的小,在选用时,在同样容量下,往往比铜芯大一个截面;82、箱式变压器应具有完整的保护、测量、控制、信号回路;83、应每年对机组的接地电阻进行测试一次,电阻值不宜高于4Ω；每年对轮毂至塔架底部的引雷通道进行检查和测试一次,电阻值不应高于Ω;84、220kV升压站主接地网实测接地电阻应满足R≤Ω,110kV及以下升压站主接地网实测接地电阻应满足R≤4Ω;85、风电场场内输变电系统：包括箱式变压器、场内集电线路两部分;集电线路有架空线路、高压电缆两种方式;86、变频器按照主电路工作方式分类,可以分为电压型变频器和电流型变频器;87、防止直击雷的保护装置有避雷针和避雷线;88、风电机组沿避雷带沿风机基础四周敷设,一般应用50mm×5mm热镀锌扁钢,距离基础约为1m,避雷带将基础周围的接地极相连接,形成完整的接地装置;89、升压站内微机防误闭锁装置对站内全部断路器、隔离开关和接地开关等进行防误闭锁,实现“五防”操作;90、风电场远程监控终端服务器系统通过OPC协议与风电机组SCADA监控系统和升压站监控系统通讯;91、风电场升压变电站通常配置两套监控系统,一套是风电机组SCADA监控系统,另一套是升压变电站设备的监控系统;92、控制系统采用计算机控制技术实现对风力发电机组的运行参数、状态监控显示及故障处理,完成机组的最佳运行状态管理和控制;93、日常监视时,重点关注风电机组状态有故障告警信号、各部件的温度、桨距角、风速和功率的对应等监控数据;94、UPS由电池、整流器和逆变器三部分组成,共有三种工作模式;95、低温、高温、高湿、盐雾腐蚀、高海拔等运行环境以及风沙、雷电、冰雪、台风等灾害性气候会对设备的安全稳定运行带来较大影响;因此,在实际的运行中,风电场应根据不同的气候特点,针对性地加强防尘、防雷、防台、防污闪、防腐蚀等工作,保证风电场的安全稳定运行;96、风电场与电网调度之间应保证有可靠的通信联系;97、风电机组电控系统包含保证机组安全可靠运行、从自然风中获取最大能量、向电网提供质量良好的电力三个方面的职能;98、变频器是双馈式风电机组中非常关键的部件,它将发电机转子侧的电能通过整流、逆变接入电网;99、静止无功发生器和静止无功补偿相比具有更快的响应速度,更宽的运行范围,尤其重要的是,电压较低时仍可以向电网注入较大的无功电流;100、在风力发电中,异步发电机的就地无功补偿可采取以下几种方法：电力电容器等容分组自动补偿、固定补偿与分组自动补偿相结合、SVC静态无功补偿;101、风力发电场将多台大型并网型的风力发电机组安装在风资源好的场地,按照地形和主风向排列,组成机群向电网供电;102、由于风的随机性和不稳定性,风电场需要无功补偿,并且一般选择为动态无功补偿装置,根据实际风电场运行经验,风电场所需要的无功容量在12%-16%之间;103、送出线路较长时特别是对220KV线路,会出现低负载电压翘尾效应; 104、主建筑、继电保护室、各屋内配电室灯采用荧光灯和白炽灯照明; 105、风电场的无功容量应按照分电压层和分电区基本平衡的原则进行配置; 106、风电场总无功消耗为电缆、箱变、主变、线路的综合无功和;107、根据计算得到总无功,参照结合已经投运风电场情况,一般基于欠补偿的原则选择补偿装置容量,而感性无功按其1/3容量或送出线路一半容性无功配置;108、箱式变电站的高压室由高压负荷开关、高压熔断器避雷器等组成,可以进行停送电操作并且设有过负荷和短路保护;109、风电专用浪涌保护器特点如下：可靠的热脱扣保护装置、通流容量大,残压低、可靠的老化告警方式、模块化设计,安装维护方便;110、主变压器装设过负荷保护,带时限动作于信号;111、场用变压器采用熔断器保护,设置用电计量装置1套;112、风电场升压站装设故障滤波装置,对相应的各种模拟量及开关量进行录波,用于系统各种事故情况的记录分析;113、操作电源系统包括直流和交流系统两部分;114、风电场升压站设置火灾自动报警系统1套,区域火灾自动报警器设在中控楼、中控室、35KV配电室、通信室、直流室及中控楼走廊设置火灾报警探头及按钮;115、风电场风电机组中央监控系统可以对风电场的运行设备风力风电机组、测风塔、箱式变电站、升压变压器等进行监视和控制,以实现数据采集、参数调节、各类信号报警以及产生统计报表等各项功能;116、风机监控系统也可以监控变流器、变距系统、齿箱系统、液压系统、偏航系统、发电机、安全链、电网状况等各个数字量,模拟量的输入、输出情况; 117、机组出现故障都会进行记录,内容包括：故障发生时间、事件代号、事件名,存储方式以数据库文件进行储存;。
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风电场电气系统课程设计
1. 引言
随着全球气候变化的加剧和非常规能源的需求增加，风力发电作为一种清洁、可再生、高效的能源形式受到越来越多的关注和研究。
而风电场的电气系统作为风力发电的关键部分之一，起到了转化、传输和分配发电的电能的作用，具有至关重要的意义。
因此，本课程设计主要围绕风电场电气系统设计展开。
2. 课程设计背景
作为风力发电的主要形式，风力发电机通过叶片转动发电机产生交流电，而风电场的电气系统则负责将电能传输到宿主电力网中。
风电场的电气系统涉及到的内容包括：发电机、变压器、馈线、主接触开关、地网等基本电气设备和电气自动化控制系统、保护系统等现代化装置。
因此，在风力发电中，风电场的电气系统的地位不可替代。
本课程设计的目标在于将风电场电气系统的基本原理、基础知识和设计方法透彻地介绍给学生，为学生提供理论基础和实践技能，以期满足未来风电领域工作的需求。
因此，课程设计内容将围绕风电场的电气系统的设计和性能分析展开。
3. 课程设计内容
3.1 风电场电气系统的基本原理
•风电场电气系统的概念及其作用。
•风力发电机的工作原理及其类型和特点。
•变压器的基本原理和应用。
•馈线的特点和参数计算。
3.2 风电场电气自动化控制
•风电场电气自动化控制系统的组成和作用。
•风电场电气自动化控制系统的模块化设计方法。
•风电场电气保护系统的原理和方法。
3.3 风电场电气系统的性能分析
•风电场电气系统的组成和特点。
•风电场电气系统的运行和维护。
•风电场电气系统的安全问题和安全保护措施。
4. 课程设计方案
4.1 课程设计准备
本课程设计主要为本科生教学，因此在开设课程前应当制定详尽的教学计划，确定课程的目标、内容和教学方法。
课程设计的前期准备包括：
•安排教师和助教。
•制定详尽的教学计划和教材。
•确定课程的考核方式和分值。
4.2 课程设计实施
本课程设计的实施包括：
•教师通过理论讲授和实验操作的方式进行课程教学。
•学生进行实验操作和模拟分析，并撰写实验报告。
•学生在课程结束后完成课程设计报告并进行答辩。
4.3 课程设计报告
风电场电气系统课程设计报告应包括以下内容：
•设计方案和实施过程的记录，包括设计的目标、设计过程中遇到的问题和解决方法、实施的结果和效果分析。
•系统设计的详细说明，包括风力发电机的类型、变压器的应用、馈线的特点、电气自动化控制系统和保护系统的组成和作用、安全保护措施等。
•系统实验结果和数据分析，包括实验数据记录、实验结果和数据分析等。
•总结和反思。
5. 结论
本课程设计主要是通过风电场电气系统的基本原理及其应用，让学生全面了解风电场的基础电气设备和电气自动化控制系统，掌握风电场电气系统的性能分析方法和技能，对未来在风电领域工作有所帮助。