CN106438221A - 风力发电机组信号采集装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力发电机组信号采集装置及其控制方法，涉及风力发电领域。该风力发电机组信号采集装置包括：通讯单元，包括多种类型的通讯接口，通过通讯接口中的一种或几种获取机组信号，将机组信号传输至控制单元；控制单元，与通讯单元连接，通过通讯单元获取机组信号，以及将机组信号传输至存储单元；存储单元，与控制单元连接，在控制单元的控制下存储机组信号。能够扩充风力发电机组信号采集装置的支持功能，增大应用范围。

Description

风力发电机组信号采集装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种风力发电机组信号采集装置及其控制方法。

背景技术

在现阶段能源紧缺的情况下，风力发电作为新能源，已经被广泛应用在各个领域中。风力发电的广泛应用使得风力发电机组的安装量和并网容量不断增加。为了适应各种不同的运行环境，各个风电厂家也在不断的设计生产新型的风力发电机组。在风力发电机组的设计生产过程中，需要掌握风力发电机组的机组性能。这就需要对风力发电机组进行整机性能检测，整机性能检测包括多项测试，比如，可以包括载荷特性测试、功率曲线测试、噪声测试、电能质量测试等，每项测试需要采集风力发电机组的机组信号。但是，风力发电机组的机组信号的采集装置只能为某一项测试提供对应的采集数据，支持功能较为单一，应用范围较小。

例如，研究风力发电机组功率特性就需要其工况数据和风况数据作为研究依据。通常，利用如激光雷达、测风塔等测风设备检测机组功率特性，但是风况数据与工况数据是分开采集的，后期数据处理过程中需要人工按照数据时间进行筛选，增大了人员工作量，且精度较低。

再例如，噪声和其他电力测试也存在同样的问题，机组数据使用电脑采集，噪声数据使用噪声设备，需要后期合并，手动比对剔除。

因此，亟需一种能够同时接收处理多种风力发电机组数据的信号采集装置及其控制方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种风力发电机组信号采集装置及其控制方法，能够扩充风力发电机组信号采集装置的支持功能，增大应用范围。

第一方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组信号采集装置，包括：通讯单元，包括多种类型的通讯接口，通过通讯接口中的一种或几种获取机组信号，将机组信号传输至控制单元；控制单元，与通讯单元连接，通过通讯单元获取机组信号，控制通讯单元利用通讯接口中的一种或几种对外输出机组信号，以及将机组信号传输至存储单元；存储单元，与控制单元连接，在控制单元的控制下存储机组信号。

在第一方面的一些实施例中，通讯单元中的通讯接口包括控制器局域网络CAN总线接口、以太网控制自动化技术EtherCAT总线接口、过程现场总线Profibus接口、Modbus接口、网络接口中的一种或多种。

在第一方面的一些实施例中，上述风力发电机组信号采集装置还包括外接存储接口，与存储单元连接，将存储单元中存储的机组信号传输至外接存储介质中。

在第一方面的一些实施例中，上述风力发电机组信号采集装置还包括操作查看面板，操作查看面板通过I/O接口与控制单元连接，将用户操作指令通过I/O接口传输至控制单元，以及在控制单元的控制下显示机组信号。

在第一方面的一些实施例中，控制单元包括：信号调理模块，将获取的机组信号调理为符合预设信号要求的机组信号；滤波模块，对调理后的机组信号进行抗混叠滤波；模数转换模块，将滤波后的机组信号转换为数字机组信号；临时存储模块，临时存储数字机组信号，将数字机组信号传输至存储单元。

在第一方面的一些实施例中，上述风力发电机组信号采集装置还包括网络连接单元，与互联网建立网络连接关系。

在第一方面的一些实施例中，上述风力发电机组信号采集装置还包括网络时钟单元，与互联网进行时钟对时。

第二方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组信号采集装置的控制方法，包括：通过多种类型的通讯接口中的一种或几种获取机组信号；存储获取的机组信号；将机组信号通过通讯接口中的一种或几种向一个或多个测试设备发送。

在第二方面的一些实施例中，上述风力发电机组信号采集装置的控制方法还包括：通过外接存储接口向外接存储介质传输获取到的机组信号。

在第二方面的一些实施例中，上述风力发电机组信号采集装置的控制方法还包括：在风力发电机组信号采集装置获取机组信号的过程中，接收用户输入的操作指令；根据操作指令，显示机组信号。

在第二方面的一些实施例中，在存储获取的机组信号的步骤之前，还包括：将获取的机组信号调理为符合预设信号要求的机组信号；对调理后的机组信号进行抗混叠滤波；将滤波后的机组信号转换为数字机组信号。

在第二方面的一些实施例中，上述风力发电机组信号采集装置的控制方法还包括：向互联网发送对时指令，对时指令指示互联网向风力发电机组信号采集装置发送当前时间信息；接收互联网发送的当前时间信息，并将风力发电机组信号采集装置的当前时间调整至与当前时间信息一致。

本发明实施例提供一种风力发电机组信号采集装置及其控制方法，风力发电机组信号采集装置包括设置有多种类型的通讯接口的通讯单元。当进行整机性能检测中的某一项需要单一的机组信号的测试时，通讯单元中对应的多种通讯接口中的一种可以将该项测试需要的单一的机组信号传输给外部的测设设备。当进行整机性能检测中的某一项需要多种不同的机组信号的测试时，或者进行多项测试时，通讯单元中对应的多种通讯接口可以将某一项或多项测试需要的多种机组信号传输给外部的测试设备。从而可以实现使用单个风力发电机组信号采集装置为多项测试提供对应的机组信号，扩充了风力发电机组信号采集装置的支持功能，增大了应用范围。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1为本发明一实施例提供的风力发电机组信号采集装置的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的风力发电机组信号采集装置的结构示意图；

图3为本发明又一实施例中的风力发电机组信号采集装置的结构示意图；

图4为本发明一实施例中的风力发电机组信号采集装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

图1为本发明一实施例提供的风力发电机组信号采集装置10的结构示意图，如图1所示，该风力发电机组信号采集装置10包括通讯单元11、控制单元12和存储单元13。其中，控制单元12分别与通讯单元11和存储单元13连接。通讯单元11包括多种类型的通讯接口111，可以通过多种类型的通讯接口中的一种或几种获取机组信号，将机组信号传输至控制单元12，还可以在控制单元12的控制下，将接收的机组信号通过多种类型的通讯接口中的一种或几种对外输出。机组信号可包括风力发电机组的电压、电流、温度、功率等参数信号，风力发电机组信号采集装置10可以从风力发电机组控制器，比如风力发电机组的PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制)主控模块中获取机组信号。控制单元12可以通过通讯单元11获取机组信号，控制通讯单元11利用多种类型的通讯接口中的一种或几种对外输出机组信号，以及将机组信号传输至存储单元13。存储单元13可以在控制单元12的控制下存储机组信号。当需要调用机组信号时，控制单元12可以从存储单元13中调用存储的机组信号，并通过通讯单元11向外输出。存储单元具体可以为半导体存储器设备、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、闪存、可擦除ROM等。

当进行整机性能检测中的某一项需要单一的机组信号的测试时，通讯单元11中对应的多种类型的通讯接口111中的一种可以将该项测试需要的单一的机组信号传输给外部的测设设备。当进行整机性能检测中的某一项需要多种不同的机组信号的测试时，或者进行多项测试时，通讯单元11中对应的多种类型的通讯接口111可以将某一项或多项测试需要的多种机组信号传输给外部的测试设备。从而可以实现使用单个风力发电机组信号采集装置10为多项测试提供机组信号，大大扩充了风力发电机组信号采集装置10的支持功能，增大了应用范围，也就是说，提高了风力发电机组信号采集装置10的通用性和扩展性。而且，还可以使多项测试同时进行，简化了整机性能检测的测试过程，减少了整机性能测试花费的时间。

在本发明实施例的其中一个示例中，上述通讯单元11中的通讯接口111可包括但不限于CAN(控制器局域网络)总线接口、EtherCAT(以太网控制自动化技术)总线接口、Profibus(过程现场总线)接口、Modbus接口、网络接口中的一种或多种。对应的，可以通过CAN总线、EtherCAT总线、Profibus、Modbus、网线等将通讯单元11中对应的通讯接口111与外部的测试设备连接，从而为测试设备提供测试所需的机组信号。也可以通过CAN总线、EtherCAT总线、Profibus、Modbus、网线等将通讯单元11中对应的通讯接口111与风力发电机组控制器连接，使风力发电机组信号采集装置10能够直接从风力发电机组控制器获取机组信号。不需要经过交换机等设备的转接，本发明实施例中的风力发电机组信号采集装置10能够实时获取机组信号，降低了获取机组信号过程中的延时。

图2为本发明另一实施例提供的风力发电机组信号采集装置10的结构示意图。在一个示例中，如图2所示，风力发电机组信号采集装置10还包括外接存储接口14，该外接存储接口14与存储单元13连接，存储单元13中存储的机组信号通过外接存储接口14传输至外接存储介质中。外接存储接口可以为标准USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口等数据传输接口。外接存储介质可以为U盘或移动硬盘等便于携带的存储设备，也可以为工控机等设备，支持多种外接存储介质，传输速度和机组信号导出速度较高。从而将风力发电机组信号采集装置10获取到的机组信号方便快捷地转移至其他的设备中，使得操作人员也可以在其他设备上查看机组信号。在风力发电机组信号采集装置10中可以设置供电电源，为风力发电机组信号采集装置10提供电源。

在另一个示例中，如图2所示，风力发电机组信号采集装置10还包括操作查看面板15。操作查看面板15具体可以为操作板、显示屏或触摸屏等结构。操作查看面板15通过I/O(Input/Output)接口16与控制单元12连接，操作查看面板15可以将用户输入的操作指令通过I/O接口16传输至控制单元12。比如，操作查看面板15上显示有人机交互界面，操作人员可以通过在人机交互界面上进行编程操作，向控制单元发出控制指令。或者，操作人员可以通过在操作查看面板15的人机交互界面上进行机组信号的传输地址，变比关系，采样率，存储等设定，从而控制风力发电机组信号采集装置10。操作查看面板15也可以在控制单元12的控制下显示机组信号，也可以显示其他数据。从而方便操作人员查看获取到的机组信号或其他数据，得知风力发电机组信号采集装置10的运行状态。当操作查看面板15显示的是视频图像时，I/O接口16具体可以为视频接口。在通过查看操作查看面板15上显示机组信号，发现错误时，能够及时采取相关措施，从而避免风力发电机组采集机组信号出错，提高了风力发电机组信号采集装置10的人机交互性。其中，由于操作查看面板、控制单元以及通讯单元分别占用不同的进程，因此，获取机组信号和查看机组信号两个进程可以同时进行。

在又一个示例中，如图2所示，风力发电机组信号采集装置10还包括网络连接单元17，以及网络时钟单元18。其中，网络连接单元17可以与互联网建立网络连接关系，使得风力发电机组信号采集装置10能够直接拨号上网，不再需要通过外部网络与互联网连接。网络时钟单元18可以与互联网进行时钟对时，使得风力发电机组信号采集装置10的时间信息与互联网一致，也就是说，通过网络时钟单元18与互联网对时，使得风力发电机组信号采集装置10中的时间为标准时间。

图3为本发明又一实施例中的风力发电机组信号采集装置10的结构示意图。其中，控制单元12可包括信号调理模块121、滤波模块122、模数转换模块123和临时存储模块124。其中，信号调理模块121可以将获取的机组信号调理为符合预设信号要求的机组信号。因为获取到的机组信号可能过大或者过小，需要进行调理，将其调理为符合预设信号要求的机组信号。比如，获取到的电压为20V，但20V在后续进行模数转换时不符合要求，需要将20V调理为4V。预设信号要求可以根据后续对机组信号处理的要求进行设定。滤波模块122可以对调理后的机组信号进行抗混叠滤波。由于调理后的机组信号中可能带有干扰信号，所以需要对调理后的机组信号进行抗混叠滤波，比如，对调理后的机组信号进行低通滤波，从而滤除高频干扰信号。模数转换模块123将滤波后的机组信号转换为数字机组信号。当机组信号为模拟信号时，为了便于将机组信号存储在存储单元13、外接存储介质或临时存储模块124中，需要将滤波后的机组信号进行采样，然后转换为数字机组信号。临时存储模块124可以临时存储数字机组信号，将数字机组信号传输至存储单元。比如，临时存储模块124可以采用FIFO(First Input First Output，先入先出)存储方式存储于FIFO内存中。在一个示意性示例中，临时存储模块124可以分为两个存储区，当第一个存储区存满后，数字机组信号自动存入第二个存储区，同时将第一个存储区中的数字机组信号通过总线发送到存储单元13，发送后清空第一个存储区，以此类推。

在上述实施例中，能够对获取到的机组信号进行处理，使其更加准确，更加适用于测试。

需要说明的是，上述实施例中涉及到的各种硬件部件可以选取测量精度高，采样率高的硬件部件，从而提高本发明实施例中的测量精度。

对应的，图4为本发明一实施例中的风力发电机组信号采集装置的控制方法的流程图，如图4所示，包括步骤S201至步骤S203。

在步骤S201中，通过多种类型的通讯接口中的一种或几种获取机组信号。

在步骤S202中，存储获取的机组信号。

在步骤S203中，将机组信号通过多种类型的通讯接口中的一种或几种向一个或多个测试设备发送。

通过多种类型的通讯接口中的一种或几种获取机组信号，或通过多种类型的通讯接口中的一种或几种向一个或多个测试设备发送机组信号，实现使用单个风力发电机组信号采集装置为多项测试提供对应的机组信号，大大扩充了风力发电机组信号采集装置的支持功能，增大了应用范围。

在一个示意性示例中，在存储获取的机组信号后，还可以通过外接存储接口向外接存储介质传输获取到的机组信号。

在另一个示意性示例中，上述实施例还可以包括步骤S204和步骤S205。

在步骤S204中，在风力发电机组信号采集装置获取机组信号的过程中，接收用户输入的操作指令。

在步骤S205中，根据操作指令，显示机组信号。

在又一个示意性实施例中，在步骤S202之前，还包括步骤S206至步骤208，且步骤S202还可以细化为步骤S2021。

在步骤S206中，将获取的机组信号调理为符合预设信号要求的机组信号。

在步骤S207中，对调理后的机组信号进行抗混叠滤波。

在步骤S208中，将滤波后的机组信号转换为数字机组信号。

在步骤S2021中，存储转换后的数字机组信号。

在该示意性示例中，对获取到的机组信号进行处理，使其更加准确，更加适用于测试。

在再一个示意性实施例中，上述风力发电机组信号采集装置的控制方法，还包括步骤S209和步骤S210。

在步骤S209中，向互联网发送对时指令，对时指令指示互联网向风力发电机组信号采集装置发送当前时间信息。

在步骤S210中，接收互联网发送的当前时间信息，并将风力发电机组信号采集装置的当前时间调整至与当前时间信息一致。

利用步骤S209和步骤S210能够实现风力发电机组信号采集装置与互联网的实时对时，从而使得机组信号采集的时间能够与标准时间同步。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，相关之处的说明请参见方法实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

Claims (12)

1.一种风力发电机组信号采集装置，其特征在于，包括：

通讯单元，包括多种类型的通讯接口，通过所述通讯接口中的一种或几种获取机组信号，将所述机组信号传输至控制单元；

所述控制单元，与所述通讯单元连接，通过所述通讯单元获取所述机组信号，控制所述通讯单元利用所述通讯接口中的一种或几种对外输出机组信号，以及将所述机组信号传输至存储单元；

所述存储单元，与所述控制单元连接，在控制单元的控制下存储所述机组信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通讯单元中的通讯接口包括控制器局域网络CAN总线接口、以太网控制自动化技术EtherCAT总线接口、过程现场总线Profibus接口、Modbus接口、网络接口中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括外接存储接口，与所述存储单元连接，将所述存储单元中存储的机组信号传输至外接存储介质中。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括操作查看面板，所述操作查看面板通过I/O接口与所述控制单元连接，将用户操作指令通过所述I/O接口传输至所述控制单元，以及在所述控制单元的控制下显示机组信号。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制单元包括：

信号调理模块，将获取的机组信号调理为符合预设信号要求的机组信号；

滤波模块，对调理后的机组信号进行抗混叠滤波；

模数转换模块，将滤波后的机组信号转换为数字机组信号；

临时存储模块，临时存储所述数字机组信号，将所述数字机组信号传输至所述存储单元。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括网络连接单元，与互联网建立网络连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括网络时钟单元，与互联网进行时钟对时。

8.一种风力发电机组信号采集装置的控制方法，其特征在于，包括：

通过多种类型的通讯接口中的一种或几种获取机组信号；

存储获取的机组信号；

将所述机组信号通过所述通讯接口中的一种或几种向一个或多个测试设备发送。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

通过外接存储接口向外接存储介质传输获取到的机组信号。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

在风力发电机组信号采集装置获取机组信号的过程中，接收用户输入的操作指令；

根据所述操作指令，显示所述机组信号。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的方法，其特征在于，在存储获取的机组信号的步骤之前，还包括：

将获取的机组信号调理为符合预设信号要求的机组信号；

对调理后的机组信号进行抗混叠滤波；

将滤波后的机组信号转换为数字机组信号。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

向互联网发送对时指令，所述对时指令指示所述互联网向所述风力发电机组信号采集装置发送当前时间信息；

接收所述互联网发送的所述当前时间信息，并将所述风力发电机组信号采集装置的当前时间调整至与当前时间信息一致。