Redesign of power supply for wind farm meteorological tower

Abstract

El objetivo principal del proyecto es rediseñar y construir un sistema de alimentación de reserva para una torre meteorológica ubicada en un parque eólico de nuestro cliente, British Petroleum. Los requisitos de diseño demandan un sistema seguro, fiable y autónomo que sea capaz de proporcionar 3 voltajes diferentes en continua (24V, 12V y 5V), durante un tiempo mayor de 48h. Las torres meteorológicas requieren una fuente de alimentación fiable y un sistema de alimentación de reserva independiente para recopilar estos datos de manera fiable. El diseño actual, del que dispone el cliente, presenta diversos fallos porque la única forma de proporcionar energía a los equipos de la torre meteorológica es a través de la batería de 12 V y su cargador. El diseño propuesto incluye una fuente de alimentación principal y dos fuentes de alimentación de reserva en caso de fallo de la fuente principal. La fuente principal procede directamente de la salida de la turbina más cercana a nuestra torre meteorológica. Como primera fuente de reserva se propone un panel solar conectado a una batería de 12V a través de un MPPT (Maximum Power Point Tracker). El segundo sistema de alimentación de reserva consiste en una batería de 12V 108Ah. Estas dos fuentes redundantes permiten que el sistema funcione por un tiempo mínimo de 48 horas si la fuente principal falla. Para poder controlar los distintos suministros, se conectan a un ATS (Automatic Transfer Switch) que permite cambiar de una fuente a otra de forma automática. Para suministrar los distintos voltajes se dispone de distintos convertidores buck y boost que permiten aumentar o reducir el voltaje de los 12V de las fuentes a cada uno de los voltajes necesarios.

The main goal of the project is to redesign and build a backup power supply for a meteorological tower (MET) located in a wind farm belonging to our client, British Petroleum. The design requirements demand a safe, reliable and autonomous system that is capable of providing 3 different voltages (24V, 12V and 5V) for a time greater than 48 hours. MET towers require a power source and an independent power supply system to collect this data. The current design that the client has in the installation presents several concerns, mainly because the only way to feed the equipment of the MET tower is through the 12V battery and its charger. Our design includes a primary power source and two redundant power supplies in case of failure of the main source. The main source comes directly from the closest turbine to our MET tower. A solar panel connected to a 12V battery via an MPPT (Maximum Power Point Tracker) is proposed as our first redundant source. The second redundant power supply consists of a 12V 108Ah battery. These two sources allow the system to work for at least 48 hours if the main source is lost. To control the different sources, they are connected to an ATS (Automatic Transfer Switch) that allows switching from one source to another automatically. To supply the different voltages, buck and boost converters have been employed, allowing the system to safely adjust and regulate the voltage from 12V to the required voltages (24V, 12V, 5V).