Top Banner
Sistemes de Supervisió i Control de Plantes d’Energies Renovables Jordi Cusidó Roura
52

Presentació renovables

Aug 04, 2015

Download

Engineering

Jordi Cusido
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Presentació renovables

Sistemes de Supervisió i Control de Plantes d’Energies Renovables

Jordi Cusidó Roura

Page 2: Presentació renovables

Arquitectura Turbina

Page 3: Presentació renovables

Arquitectura Turbina

Page 4: Presentació renovables

Arquitectura Turbina- Control -

Page 5: Presentació renovables

Arquitectura Turbina

Page 6: Presentació renovables

Arquitectura Turbina-Control-

Page 7: Presentació renovables

Arquitectura Turbina

Page 8: Presentació renovables

Arquitectura Camp Solar

Page 9: Presentació renovables

Arquitectura Comunicacions-Parc Eòlic-

Page 10: Presentació renovables

Arquitectura Comunicacions-Camp Solar-

Page 11: Presentació renovables

IEC-61400-25Model de dades eòliques

Page 12: Presentació renovables

Àmbit d’aplicació de la Norma

Page 13: Presentació renovables

Introducció

Page 14: Presentació renovables

- LD: “Logical Device” Correspón a un dispositiu (Aerogenerador, Torre

meteorológica,…)

- LN: “Logical Node”Correspón a una parte del dispositivo (Torre, Góndola,

Convertidor,…)

Conceptes

Page 15: Presentació renovables

61400-25-2 Model de informació

Page 16: Presentació renovables

61400-25-2 Model de informació

Page 17: Presentació renovables

61400-25-2 Model de informació

Page 18: Presentació renovables

61400-25-2 Exemple variables node (LN)

Page 19: Presentació renovables

Nodes Furhländer (LN)

WGDC Grid

WTRM Transmission

WNAC Nacelle

WGEN Generator

WTOW Tower

WROT Rotor

WCNV Converter

WMET Meteorological

Page 20: Presentació renovables

Construcció nom variables

LN.[NomVar].[TipoVar]

LN: Nombre del nodo lógico.

[NomVar]: Nombre de variable. Puede contener uno o varios niveles, cada uno de ellos separados por puntos (.), dependiendo de la variable.

[TipoVar]: Tipo de la variable. Puede contener uno o varios niveles, cada uno de ellos separados por puntos (.), dependiendo del tipo de la variable.

Ex: WGDC.TrfGri.PhV.phsA.cVal.avgVal.f

WGDC: Nodo GridTrfGri.PhV.phsA: Grid Trifásico.Voltaje de fase. Fase AcVal.avgVal.f: Valor de variable. Valor medio. Float

Page 21: Presentació renovables

Algunas variables Furhländer

WNAC.Wdir1.avgVal.fWNAC: Nodo NacelleWdir1: Wind direction 1avgVal.f: Valor medio. Float

WNAC.Wdir1.minVal.fWNAC: Nodo NacelleWdir1: Wind direction 1minVal.f: Valor mínimo. Float

WTUR.ExtPwrReactSp.maxVal.fWTUR: Nodo Wind TurbineExtPwrReactSp: External Power Reactive SpeedmaxVal.f: Valor máximo. Float

WTUR.ExtPwrReactSp.maxVal.fWTUR: Nodo Wind TurbineExtPwrReactSp: External Power Reactive SpeedmaxVal.f: Valor máximo. Float

Page 22: Presentació renovables

Cloud, El futur dels Sistemes SCADA

SMARTSCADA

Page 23: Presentació renovables

Les Futures Plantes d’Energia

Page 24: Presentació renovables

Arquitectura del sistema

SmartCastData Server

(Web)

SmartCastLocal Server

(OPC)

Client

Local Network

Page 25: Presentació renovables

Interficies d’Usuari- Inteligent Platforms-

Page 26: Presentació renovables

Serveis Cloud, Cloud-Diganosis

SMARTCAST

Page 27: Presentació renovables

Arquitectura del sistema: El Motor Predictiu

Page 28: Presentació renovables

Technologia

Physical Variables:Vibration AnalysisMotor Current Signature AnalysisVoltage MeasurementsAcoustic Emission MeasurementsTemperature Monitoring

Signal Processing Techniques:Frequency AnalysisTime analysisTime-Frequency Analysis

Decision Support Systems:Neural NetworksFuzzySVMRandom Forest Algorithms

Current Condition Monitoring Techniques

Page 29: Presentació renovables

Technologia

• Instrumentation

• Time based Signal Processing

• Frequency based Signal Processing

• Time-Frequency (Wavelets, Hilbert Huang)

• Fault Factor Feature Extractions (220)

• Advanced Neuro Fuzzy –ANFIS-

• Genetic Algorithms –GA-

• Selection & Extraction

• Collaborative Systems

Page 30: Presentació renovables

Sistemes Experts de Classificació

SVM

Page 31: Presentació renovables

f x

a

yest

denotes +1

denotes -1

f(x,w,b) = sign(w x + b)

How would you classify this data?

w x + b=0

w x + b<0

w x + b>0

Classificadors Lineals

Page 32: Presentació renovables

f x

a

yest

denotes +1

denotes -1

f(x,w,b) = sign(w x + b)

How would you classify this data?

Classificadors Lineals

Page 33: Presentació renovables

f x

a

yest

denotes +1

denotes -1

f(x,w,b) = sign(w x + b)

How would you classify this data?

Classificadors Lineals

Page 34: Presentació renovables

f x

a

yest

denotes +1

denotes -1

f(x,w,b) = sign(w x + b)

Any of these would be fine..

..but which is best?

Classificadors Lineals

Page 35: Presentació renovables

Datasets that are linearly separable with some noise work out great:

But what are we going to do if the dataset is just too hard?

How about… mapping data to a higher-dimensional space:

0 x

0 x

0 x

x2

Classificadors No-Lineals, SVM

Page 36: Presentació renovables

General idea: the original input space can always be mapped to some higher-dimensional feature space where the training set is separable:

Φ: x → φ(x)

Classificadors No-Lineals, SVM

Page 37: Presentació renovables

Processat de Senyal, Anàlisis de Variables

Page 38: Presentació renovables

Relevant Frequencies Gear

Page 39: Presentació renovables

• Broken Bearings. (R.R Schoen

and Others 1994)

where nb number of balls, fi,0 fault vibration frequencies, fr rotating frequency Hz, bd ball diameter, pd Race diameter, & β ball angle.

Relevant Frequencies Bearing

o,isbng mfff

cospd

bdf

nf rbo,i 1

2

Page 40: Presentació renovables

Relevant Frequencies Generator

Fault frequencies analyzed on the Gearbox can be complemented by measurements on the generator.

Generator fault frequencies shall be analyzed using vibration or current (Motor Current Signature Analysis) measurements.

Fault condition on the gearbox usually appears as an eccentricity fault on the generator, this fault is usually one of the most relevant indicators to address fault condition analysis.

Further results are related to MCSA condition monitoring results.

Page 41: Presentació renovables

Relevant Frequencies Generator • Eccentricity fault (Thomson 1988)

where m=1,2,3,… harmonic number, p is the pair of poles, s the slip, y fs electric frequency.

p

smff secc

11

Page 42: Presentació renovables

Relevant Frequencies Generator • Broken rotor bars, just for induction (Kliman 1988, Benbouzid 1995)

where l/p= 1,5,7,11,13,… are harmonic motor characteristics

s

p

slff sbrb

1

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 0

0.05

0.1

0.15

0.2 2 . 8 A

Mag

nitu

de (

A)

Frequency (Hz)

Page 43: Presentació renovables

Relevant Frequencies Generator

• Shortcircuits (Thomson 1988, 1995)

– Low frequencies

k=0,1,3,5,...

ks

p

mff sstl 1

0 50 100 150 200 250 300 350 0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

Frequency (Hz)

Mag

nitu

de (

A)

Ia Ib Ic

2.76 A 2.38 A 2.62 A

Page 44: Presentació renovables

Relevant Frequencies Generator

400 500 600 700 800 900 1000 1100 12000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

Frequency (Hz)

Mag

nitu

de (

A)

IaIbIc

p

smZff ssth

11 2

• Short Circuits (Rosero - Cusidó 2006)– Medium frequencies

where Z2 is the number of rotor slots & k=0,1,3,5,...

Page 45: Presentació renovables

Time- frequency Transformation

Applied to transient analysis improving the resolution and accuracy for the fault detection

• Short Time Fourier Transform: is the time dependant fourier transform

• It applies a temporal window in wich the FT is performed

dtttfbfG bwdwwdw ,:,

tjwdw ebttfbfG

wdw

,,

wdw

2

wdw2

wdw

2

2b

0b

2

wdw2

wdw

2

wdw2

1b t

0

1

Page 46: Presentació renovables

Time- frequency Transformation

The output of the STFT is an Spectrogramm

Page 47: Presentació renovables

Time- frequency Transformation

• Wavelet Transform: Wavelet transform decomposes the signal as a sum of different wavelet signals shifted and scaled. Those signals are know as “mother” wavelet.

• The Decomosition algorithm decomponds the signal in a diadic way

• The output of the transformation is the time evolution of each decomposition or detail.

ndnanxJ

jjkj

kkj

kkjkj

1

,,,,

0

00

g[n]

h[n]

2

x[n]2

g[n]

h[n]

2

2

g[n]

h[n]

2

2

Level 1 detail coefficientsScale 2J-1

Level 2 detail coefficientsScale 2J-2

Level 3 detail coefficientsScale 2J-3

Level 1 detail coefficientsScale 2J-3

g[n]

h[n]

222

x[n]222

g[n]

h[n]

222

222

g[n]

h[n]

222

222

Level 1 detail coefficientsScale 2J-1

Level 2 detail coefficientsScale 2J-2

Level 3 detail coefficientsScale 2J-3

Level 1 detail coefficientsScale 2J-3

Approx.Level 3

DetailLevel 3

DetailLevel 2

DetailLevel 1

fs/2fs/4 ffs/8fs/160

Approx.Level 3

DetailLevel 3

DetailLevel 2

DetailLevel 1

fs/2fs/4 ffs/8fs/160

Page 48: Presentació renovables

Signal Processing Techniques

Page 49: Presentació renovables

Collaborative Algorithms

Page 50: Presentació renovables

Sistemes Integrats de Gestió

SMARTOPEX

Page 51: Presentació renovables

SmartOpexGMAO and Operations Platform

SmartOpex is the low cost implementation for monitoring operations at a wind farm. It is completely customizable to the clients, which has an ERP or not, providing solutions to the needs of management.

It consists in two parts, one with internet access via a computer follows all the activities in the site and allows the assignment of these tasks to the maintenance teams. Using this application and monitoring the operations, Smart Opex gives typical indicators such as MTTR, MTBF, failure rates, delays in preventive, downtime and lost track of the hours of work. Smart Opex also gives the working hours in the site.

Page 52: Presentació renovables

[email protected]

www.smartive.eu

+34 620 602 495