Wind Turbine BreakerBOT

Abstract

En este proyecto se presenta el prototipo BreakerBot, destinado para la cabina de control del modelo de aerogenerador GE 1.5 MW SLE, cuya función es detectar el estado actual de los disyuntores y rearmar un disyuntor específico de forma remota. BreakerBot es un sistema de detección, actuación y comunicación con los técnicos, para aumentar el tiempo de funcionamiento de los aerogeneradores. El desarrollo de este trabajo consta de un diseño y múltiples ensayos de laboratorio tanto de hardware como software para garantizar el correcto funcionamiento de BreakerBot. Por un lado, el diseño del hardware consta de un aparato, hecho a medida con la cabina, cuyos principales integrantes son 3 motores de paso y 3 actuadores lineales, acompañados de otros elementos de hardware y estructura que permiten su control, para actuar los 3 diferentes niveles de disyuntores que la cabina de control de este aerogenerador presenta. Por otro lado, el software consta del microcontrolador Arduino que tiene dos funciones principales: comunicación con la interfaz gráfica desarrollada y la transmisión de datos. La interfaz gráfica diseñada trata de un portal web al que los técnicos pueden acceder para el rearme de los disyuntores cuando estos se disparan. Además, se desarrolla la comunicación de Arduino con Raspberry Pi para llevar a cabo la transmisión de los datos con el sistema SCADA existente. Así, la inclusión de BreakerBot en los aerogeneradores es fácil tanto a nivel económico como técnico, y su integración supondría un gran aumento de la generación de la actualmente sexta granja de aerogeneradores de mayor producción a nivel mundial.

This project presents the BreakerBot prototype, intended for the control cabin of the GE 1.5 MW SLE wind turbine model, whose function is to detect the current status of the circuit breakers and remotely reset a specific circuit breaker. BreakerBot is a system for detection, actuation and communication with technicians to increase the uptime of wind turbines. The development of this work consists of a design and multiple laboratory tests of both hardware and software to ensure the correct operation of BreakerBot. On the one hand, the hardware design consists of a device, made to measure with the cabin, whose main components are 3 stepper motors and 3 linear actuators, accompanied by other hardware and structural elements that allow its control, to actuate the 3 different levels of circuit breakers that the control cabin of this wind turbine presents. On the other hand, the software consists of the Arduino microcontroller that has two main functions: communication with the developed graphic interface and data transmission. The graphical interface designed is a web portal that technicians can access for the resetting of the circuit breakers when they are tripped. In addition, Arduino communication with Raspberry Pi is developed to carry out data transmission with the existing SCADA system. Thus, the inclusion of BreakerBot in wind turbines is easy both economically and technically, and its integration would greatly increase the generation of the currently sixth largest wind turbine farm in the world.