CN105509805A

CN105509805A - 风力发电机组多功能数据采集系统

Info

Publication number: CN105509805A
Application number: CN201510879285.5A
Authority: CN
Inventors: 王灵梅; 程怀亮
Original assignee: China Power Investment Corp Shanxi New Energy Co Ltd; Shanxi University
Current assignee: China Power Investment Corp Shanxi New Energy Co Ltd; Shanxi University
Priority date: 2015-12-05
Filing date: 2015-12-05
Publication date: 2016-04-20

Abstract

本发明涉及风力发电机组的运行状态监测技术，具体是一种风力发电机组多功能数据采集系统。本发明解决了现有风力发电机组的运行状态监测方法无法对风力发电机组的各种运行状态数据进行全面监测的问题。风力发电机组多功能数据采集系统，包括现场数据采集装置、数据传输系统、现场控制中心、以太网、远程云服务中心；所述现场数据采集装置包括振动传感器、转速传感器、电流传感器、多通道数据采集仪、摄像头、烟雾传感器；所述数据传输系统包括光纤以太网交换机、光纤环网；所述现场控制中心包括现场监控PC机、现场服务器；所述远程云服务中心包括远程监控PC机、远程服务器。本发明适用于风力发电机组的运行状态监测。

Description

风力发电机组多功能数据采集系统

技术领域

本发明涉及风力发电机组的运行状态监测技术，具体是一种风力发电机组多功能数据采集系统。

背景技术

风力发电机组在运行过程中，通常需要对机组的各个部件的运行状态进行监测，以保证机组的安全可靠运行。目前，风力发电机组的运行状态监测普遍是采用PLC实现的。然而实践表明，现有风力发电机组的运行状态监测方法由于自身原理所限，无法对风力发电机组的各种运行状态数据进行全面监测，由此一方面导致其无法对风力发电机组的运行状态进行全面巡视，另一方面导致其无法对风力发电机组的各种故障进行全面诊断，从而严重影响风力发电机组的安全可靠运行。基于此，有必要发明一种全新的风力发电机组的运行状态监测系统，以解决现有风力发电机组的运行状态监测方法无法对风力发电机组的各种运行状态数据进行全面监测的问题。

发明内容

本发明为了解决现有风力发电机组的运行状态监测方法无法对风力发电机组的各种运行状态数据进行全面监测的问题，提供了一种风力发电机组多功能数据采集系统。

本发明是采用如下技术方案实现的：风力发电机组多功能数据采集系统，包括现场数据采集装置、数据传输系统、现场控制中心、以太网、远程云服务中心；所述现场数据采集装置包括振动传感器、转速传感器、电流传感器、多通道数据采集仪、摄像头、烟雾传感器；所述数据传输系统包括光纤以太网交换机、光纤环网；所述现场控制中心包括现场监控PC机、现场服务器；所述远程云服务中心包括远程监控PC机、远程服务器；其中，振动传感器的输出端、转速传感器的输出端、电流传感器的输出端均与多通道数据采集仪的输入端连接；多通道数据采集仪与光纤以太网交换机双向连接；摄像头的输出端、烟雾传感器的输出端均与光纤以太网交换机连接；光纤以太网交换机通过光纤环网分别与现场监控PC机、现场服务器双向连接；现场监控PC机通过以太网分别与远程监控PC机、远程服务器双向连接；现场服务器通过以太网分别与远程监控PC机、远程服务器双向连接。

工作时，将振动传感器安装在风力发电机组的传动链的各个部位（包括主轴轴承、增速齿轮箱的低速端轴承、增速齿轮箱的高速端轴承、增速齿轮箱箱体平行轴齿轮、增速齿轮箱太阳轮、行星轮、外齿圈、发电机前端轴承、发电机后端轴承等）。将转速传感器安装在风力发电机组的主轴上。将电流传感器安装在风力发电机组的定子或转子三相电流输出电缆上。将摄像头、烟雾传感器均安装在风力发电机组的机舱内部。

具体工作过程如下：振动传感器实时采集风力发电机组的传动链的各个部位的振动数据。转速传感器实时采集风力发电机组的主轴的转速数据。电流传感器实时采集风力发电机组的定子或转子三相电流输出电缆上的电流数据。摄像头实时采集风力发电机组的机舱内部的图像数据。烟雾传感器实时探测风力发电机组的机舱内部是否有烟雾出现。振动传感器、转速传感器、电流传感器所采集到的数据均实时上传至多通道数据采集仪。多通道数据采集仪一方面将接收到的数据实时上传至光纤以太网交换机，另一方面根据接收到的数据进行实时故障诊断（故障诊断包括：根据振动数据对风力发电机组的各种机械故障进行定位和确诊；根据转速数据和电流数据对风力发电机组的各种电气故障进行定位和确诊），并将故障诊断结果实时上传至光纤以太网交换机。与此同时，摄像头所采集到的数据实时上传至光纤以太网交换机。烟雾传感器若探测到风力发电机组的机舱内部有烟雾出现，则实时发出烟雾报警信号，并将烟雾报警信号实时上传至光纤以太网交换机。光纤以太网交换机通过光纤环网将接收到的数据、故障诊断结果、烟雾报警信号实时上传至现场监控PC机和现场服务器。现场监控PC机对接收到的数据、故障诊断结果、烟雾报警信号进行实时显示。现场服务器一方面对接收到的数据、故障诊断结果、烟雾报警信号进行实时存储，另一方面通过以太网将接收到的数据、故障诊断结果、烟雾报警信号实时上传至远程监控PC机和远程服务器。远程监控PC机对接收到的数据、故障诊断结果、烟雾报警信号进行实时显示。远程服务器一方面对接收到的数据、故障诊断结果、烟雾报警信号进行实时存储，另一方面根据接收到的数据、故障诊断结果出具专业的巡视报告和故障诊断报告。在上述过程中，风力发电机组现场的维护人员还可以通过摄像头与现场监控PC机或远程监控PC机旁边的运行人员进行语音对讲沟通。

基于上述过程，与现有风力发电机组的运行状态监测方法相比，本发明所述的风力发电机组多功能数据采集系统通过采用全新结构，实现了对风力发电机组的各种运行状态数据（包括振动数据、转速数据、电流数据、图像数据、烟雾报警信号）进行全面监测，由此一方面实现了对风力发电机组的运行状态进行全面巡视，另一方面实现了对风力发电机组的各种故障（包括机械故障、电气故障）进行全面诊断，从而有力地保证了风力发电机组的安全可靠运行。

本发明有效解决了现有风力发电机组的运行状态监测方法无法对风力发电机组的各种运行状态数据进行全面监测的问题，适用于风力发电机组的运行状态监测。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的多通道数据采集仪的结构示意图。

具体实施方式

风力发电机组多功能数据采集系统，包括现场数据采集装置、数据传输系统、现场控制中心、以太网、远程云服务中心；所述现场数据采集装置包括振动传感器、转速传感器、电流传感器、多通道数据采集仪、摄像头、烟雾传感器；所述数据传输系统包括光纤以太网交换机、光纤环网；所述现场控制中心包括现场监控PC机、现场服务器；所述远程云服务中心包括远程监控PC机、远程服务器；其中，振动传感器的输出端、转速传感器的输出端、电流传感器的输出端均与多通道数据采集仪的输入端连接；多通道数据采集仪与光纤以太网交换机双向连接；摄像头的输出端、烟雾传感器的输出端均与光纤以太网交换机连接；光纤以太网交换机通过光纤环网分别与现场监控PC机、现场服务器双向连接；现场监控PC机通过以太网分别与远程监控PC机、远程服务器双向连接；现场服务器通过以太网分别与远程监控PC机、远程服务器双向连接。

所述多通道数据采集仪包括传感器调理电路、抗混叠滤波器、模数转换器、FPGA数据采集器、ARM处理器、DSP处理器、SD存储卡、硬盘；其中，振动传感器的输出端、转速传感器的输出端、电流传感器的输出端均与传感器调理电路的输入端连接；传感器调理电路的输出端与抗混叠滤波器的输入端连接；抗混叠滤波器的输出端与模数转换器的输入端连接；模数转换器的输出端与FPGA数据采集器的输入端连接；FPGA数据采集器的输出端与ARM处理器的输入端连接；FPGA数据采集器与DSP处理器双向连接；ARM处理器分别与DSP处理器、SD存储卡、硬盘、光纤以太网交换机双向连接。工作时，传感器调理电路对接收到的数据进行实时调理，并将调理后的数据实时发送至抗混叠滤波器。抗混叠滤波器对接收到的数据进行实时滤波，并将滤波后的数据实时发送至模数转换器。模数转换器对接收到的数据进行实时模数转换，并将模数转换后的数据实时发送至FPGA数据采集器。FPGA数据采集器将接收到的数据实时发送至ARM处理器和DSP处理器。DSP处理器根据接收到的数据进行实时故障诊断，并将故障诊断结果实时发送至ARM处理器。ARM处理器将接收到的数据和故障诊断结果实时上传至光纤以太网交换机。与此同时，ARM处理器将接收到的数据和故障诊断结果实时发送至SD存储卡和硬盘进行存储。

所述振动传感器采用12路ICP加速度传感器；所述转速传感器采用光电编码器；所述电流传感器采用4路罗氏线圈；所述摄像头采用DS-2CD3Q00系列网络摄像头；所述烟雾传感器采用24V工业烟雾传感器；所述光纤以太网交换机采用WL-GY2041S20MA系列工业以太网交换机。

具体实施时，所述传感器调理电路包括LM134型恒流源芯片、二阶有源低通巴特沃斯滤波器、积分电路；所述模数转换器采用AD7767系列模数转换器；所述FPGA数据采集器采用EP4CE15系列FPGA数据采集器；所述ARM处理器采用i.MX6系列ARM处理器；所述DSP处理器采用C674x系列DSP处理器。所述现场服务器、远程服务器均基于Sqlserver2008数据库运行。

Claims

1.一种风力发电机组多功能数据采集系统，其特征在于：包括现场数据采集装置、数据传输系统、现场控制中心、以太网、远程云服务中心；所述现场数据采集装置包括振动传感器、转速传感器、电流传感器、多通道数据采集仪、摄像头、烟雾传感器；所述数据传输系统包括光纤以太网交换机、光纤环网；所述现场控制中心包括现场监控PC机、现场服务器；所述远程云服务中心包括远程监控PC机、远程服务器；其中，振动传感器的输出端、转速传感器的输出端、电流传感器的输出端均与多通道数据采集仪的输入端连接；多通道数据采集仪与光纤以太网交换机双向连接；摄像头的输出端、烟雾传感器的输出端均与光纤以太网交换机连接；光纤以太网交换机通过光纤环网分别与现场监控PC机、现场服务器双向连接；现场监控PC机通过以太网分别与远程监控PC机、远程服务器双向连接；现场服务器通过以太网分别与远程监控PC机、远程服务器双向连接。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组多功能数据采集系统，其特征在于：所述多通道数据采集仪包括传感器调理电路、抗混叠滤波器、模数转换器、FPGA数据采集器、ARM处理器、DSP处理器、SD存储卡、硬盘；其中，振动传感器的输出端、转速传感器的输出端、电流传感器的输出端均与传感器调理电路的输入端连接；传感器调理电路的输出端与抗混叠滤波器的输入端连接；抗混叠滤波器的输出端与模数转换器的输入端连接；模数转换器的输出端与FPGA数据采集器的输入端连接；FPGA数据采集器的输出端与ARM处理器的输入端连接；FPGA数据采集器与DSP处理器双向连接；ARM处理器分别与DSP处理器、SD存储卡、硬盘、光纤以太网交换机双向连接。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电机组多功能数据采集系统，其特征在于：所述振动传感器采用12路ICP加速度传感器；所述转速传感器采用光电编码器；所述电流传感器采用4路罗氏线圈；所述摄像头采用DS-2CD3Q00系列网络摄像头；所述烟雾传感器采用24V工业烟雾传感器；所述光纤以太网交换机采用WL-GY2041S20MA系列工业以太网交换机。