CN110045178B - 风电综合防雷监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电综合防雷监测方法，解决了目前风电领域的防雷检测方法不能实时、准确地掌握风力发电机遭受雷击时间、次数、幅值，不能高效进行故障预警。本发明方法包括以下步骤：S1：利用中控器配置软件对雷电监测设备的站点、设备、网络信息、触屏校准、雷电流采集模块、SPD单元模块、接地电阻模块、连接电阻模块进行初始化与参数设置；S2：根据步骤S1设置各参数连续采集风力发电机叶片、机舱、塔基遭受雷击时的雷电流信息，风力发电机的机舱和塔基SPD状态信息，机舱碳刷连接电阻、塔基接地电阻的数值；S3：根据步骤S2通过接入风机控制系统、远程监控平台或就地连接终端进行读取或传递，对各测量数值进行监控分析与预警。

Description

风电综合防雷监测方法

技术领域

本发明涉及风力发电机监测技术领域，具体涉及风电综合防雷监测方法。

背景技术

风力发电机多处于高原、高山、海边等雷击多发区，因其自身特点，遭受雷击的概率较大。随着发电功率的增加、风电装机总量的快速增长，雷击对风力发电机造成的损失不容忽视。然而，目前的风电领域的防雷检测方法和设备，专门针对风力发电机的设计不能实时、准确地掌握风力发电机遭受雷击的时间、次数、幅值等。不能高效地进行故障预警，给我们的保险理赔带来了很大的不便。因此我们需要风电综合防雷监测方法。专门针对风力发电机设计，帮助我们准确地掌握风力发电机遭受雷击的时间、次数、幅值等，为该区域进行防雷设计或改造、保险理赔等提供依据与帮助。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：目前风电领域的防雷检测方法，不能实时、准确地掌握风力发电机遭受雷击的时间、次数、幅值等。不能高效地进行故障预警，给我们的保险理赔带来了很大的不便。本发明提供了解决上述问题的风电综合防雷监测方法。

把风电综合防雷监测系统安装在风力发电机的轮毂、机舱及塔基内部，能够实时、准确的监测到风力发电机叶片、机舱、塔基遭受雷击时的雷电流信息，并对机舱和塔基SPD状态进行监测，同时也能对机舱碳刷连接电阻、塔基接地电阻进行准确测量，并具备数据上传功能，管理人员可实时得知故障信息并及时处理。

本发明通过下述技术方案实现：

风电综合防雷监测方法，该方法包括以下步骤：

S1：利用中控器配置软件对雷电监测设备的站点信息、设备信息、网络信息、触屏校准、雷电流采集模块、SPD单元模块、接地电阻模块、连接电阻模块进行初始化与参数设置；

S2：根据步骤S1设置的各参数连续采集风力发电机叶片、机舱、塔基遭受雷击时的雷电流数据信息，风力发电机的机舱和塔基SPD状态数据信息，风力发电机机舱碳刷连接电阻、塔基接地电阻的数值信息；

S3：根据步骤S2监测的数据信息通过接入风机控制系统、远程监控平台或就地连接终端进行读取或传递，并对各测量数值进行监控、大数据智能分析与预警。

优选方案，步骤S1利用中控器配置软件进行参数设置，其中，中控器配置软件对参数设置完成后，插入移动存储器(比如，U盘)，通过界面点击“导出配置文件”按键，将配置文件导入U盘，再将带有配置文件的U盘插入雷电监测设备的USB口，雷电监测设备会进行自动更新；也可通过有线或者无线网络进行自动更新，并将配置完成后的参数信息保存至云服务器空间内，进行集中管理；对于导出文件，也可按需进行修改之后，点击“导入配置文件”按键，将信息导入中控器配置软件中。

优选方案，对步骤S2连续采集的各数据信息进行比对分析，若采集数据信息的数值不变时，那么只存储对应的一条；若采集数据信息的数值发生变化时，那么继续存储变化的数值；这样保证正常数据在数值不变时仅存储一条，而异常时会按照需要实际存储每条数据，这样不仅节约存储空间，还利于异常数据的处理。

优选方案，步骤S3中对各测量数值进行监控、大数据智能分析与预警，雷电流数据信息通过每个雷电流检测通道实时记录每次雷电流波形；塔基、机舱SPD状态数据信息的状态包括接通、断开、通讯异常3种状态，根据雷电监测设备的开关量模块的情况来进行判断；机舱碳刷连接电阻测量数值超过设定阈值或者连接电阻测量模块出现异常时，进行声光报警，同时将报警信息传递给相关部门及相关人员；塔基接地电阻测量数值超过设定阈值或者接地电阻测量模块出现异常时，进行声光报警，同时将报警信息传递给相关部门及相关人员。

其中，触摸中控器配置软件主界面“雷电流采集”区域的任意位置进入“雷电流检测单元信息查询”子菜单，每个雷电流检测通道将实时记录每次雷电流波形，并在中间区域显示，波形底部显示有雷电发生的日期及雷电发生的总次数；

触摸中控器配置软件主界面“SPD状态查询”区域的任意位置进入“SPD状态查询单元”子菜单，开关量模块将实时监测每个SPD的状态信息，测量间隔时间通过该中控器配置软件设定；检测信息以表格的形式展示，“状态”信息有接通、断开、通讯异常3种状态，(1)当开关量模块异常时，状态栏显示为“通讯异常”；(2)SPD正常时，状态栏显示为“接通”；(3)SPD异常时，状态栏显示为“断开”；

风力发电机的机舱碳刷连接电阻测量数值超过设定阈值范围时通过声光报警器进行报警；

风力发电机的塔基接地电阻测量数值超过设定阈值范围时通过声光报警器进行报警。

优选方案，当每次重启雷电监测设备后，步骤S2中接地电阻模块连续采集N次接地电阻值，每次间隔Ns，进行当前环境下的阻值偏差分析，并通过步骤S1中控器配置软件设置校准值；N次之后按照初始时间间隔进行接地电阻的阻值采集。

优选方案，步骤S3中根据步骤S2监测的数据信息通过接入风机控制系统、远程监控平台或就地连接终端进行读取或传递，其中，根据步骤S2监测的数据信息通过有线或者无线网络传输到存储服务器空间内进行存储，并将相关信息实时传递给相关部门及相关人员；此存储服务器为云服务器空间，产品使用单位、整机总成集成单位、防雷监测设备生产单位的存储服务器空间中的任意一种。

一种用于风电领域的防雷监测装置，包括雷电监控中心、雷电监测系统和雷电流传感器，所述雷电流传感器连接所述雷电监测系统，所述雷电监测系统连接所述雷电监控中心；

所述雷电流传感器安装在风力发电机叶片、机舱及塔基中，用于实时采集风力发电机叶片、机舱及塔基相关部件遭受雷击时的雷电流信息，并传送至所述雷电监测系统；

所述雷电监测系统，用于对所述雷电传感器采集的数据进行分析计算，记录雷击发生时间、雷电流幅值、极性、波形以及雷击次数并存储于内部存储器中，同时传送至所述雷电监控中心；

所述雷电监控中心结合所述雷电监测系统传送的数据，实现数据展示、统计和报表生成。

本发明的工作原理是：由于风力发电机中的叶片作为风力发电机组中位置最高的部件，极易遭受雷击，多数情况下雷击的位置在叶尖的背面，目前叶片大多安装了专门的防雷系统，由雷电接闪器和雷电传导部分组成，在叶片内部，雷电传导部分将雷电从接闪器导入叶片根部的金属法兰，通过轮毂传至机舱，在轮毂的法兰处装有间隙放电保护装置，将雷电流迅速传至机舱底座，释放雷击过电流；本发明通过安装在风力发电机叶片、机舱及塔基中的雷电流传感器来实时、准确地监测到风力发电机对应部件遭受雷击时的雷电流信息并传送至雷电监测系统，雷电监测系统将采集、计算、记录雷击发生时间、雷电流幅值、极性、波形以及雷击次数并存储于内部存储器中，同时传送至所述雷电监控中心，雷电监控中心结合雷电监测系统传送的数据，实现数据展示、管理、统计和报表生成；本发明结构简单、操作流程合理，模块化设计，集成度高，可扩展性强，能够实时、准确地掌握风力发电机遭受雷击的时间、次数、幅值等，实时高效地进行故障预警。

进一步地，所述雷电监测系统包括叶片雷电监测系统、机舱雷电监测系统和塔基雷电监测系统，所述叶片雷电监测系统安装于风力发电机的轮毂上，用于监测风力发电机的叶片遭受雷击的雷电流信息；所述机舱雷电监测系统安装于风力发电机的机舱内，用于监测碳刷的连接状态及通过的雷电流信息、机舱控制柜内防雷器的状态、风速风向仪和避雷针遭受的雷击数据；所述塔基雷电监测系统安装于风力发电机的塔基内，用于监测塔基的雷电流信息和接地电阻值；

具体地，叶片雷电监测系统将监测到的雷电流数据传输到机舱雷电监测系统；机舱雷电监测系统除了监测风速风向仪和避雷针遭受的雷击数据，还监测碳刷的连接状态及通过的雷电流信息，并将汇总的信息传入塔基雷电监测系统；塔基雷电监测系统除了监测接地体的雷电流信息外，还监测接地电阻值，将整合后的数据传输到雷电监控中心实现数据展示、管理、统计和报表生成。

进一步地，所述叶片雷电监测系统包括第一雷电流监测单元和第一中控单元，所述第一雷电流监测单元一端连接第一雷电流传感器、另一端连接所述第一中控单元，所述第一雷电流传感器安装在风力发电机轮毂内，所述第一雷电流监测单元通过所述第一雷电流传感器实时监测风力发电机叶片部件遭受雷击时的雷电流信息，并传送至所述第一中控单元；基于叶片作为风力发电机组中位置最高的部件，极易遭受雷击，多数情况下雷击的位置在叶尖的背面，目前叶片大多安装了专门的防雷系统，由雷电接闪器和雷电传导部分组成，在叶片内部，雷电传导部分将雷电从接闪器导入叶片根部的金属法兰，通过轮毂传至机舱，在轮毂的法兰处装有间隙放电保护装置，将雷电流迅速传至机舱底座，释放雷击过电流。

所述机舱雷电监测系统包括第二雷电流监测单元、第二中控单元和连接电阻模块，所述第二雷电流监测单元一端连接第二雷电流传感器、另一端连接所述第二中控单元，所述连接电阻模块连接所述第二中控单元；所述第二雷电流传感器安装在风力发电机机舱内，所述第二雷电流监测单元通过所述第二雷电流传感器实时监测风力发电机机舱部件遭受雷击时的雷电流信息，并传送至所述第二中控单元；所述连接电阻模块用于监测风力发电机机舱内碳刷是否发生松动、断开、氧化，由于碳刷是叶片雷电流泄放路径的关键环节，若碳刷与轮毂连接不良，会造成雷电流无法泄放，从而将叶片击穿，连接电阻模块通过监测风力发电机机舱内碳刷是否发生松动、断开、氧化来预防因连接故障引发的雷击击穿叶片事故；所述第二中控单元通过所述连接电阻模块的测量值是否超过设定阈值而进行预警。

其中：所述连接电阻模块包括连接电阻1、连接电阻2和连接电阻3，且分别对应碳刷1、碳刷2、碳刷3；所述第二雷电流传感器包括雷电流传感器1、雷电流传感器2、雷电流传感器3和雷电流传感器4，它们分别对应风速风向仪、碳刷1、碳刷2、碳刷3。

所述塔基雷电监测系统包括第三雷电流监测单元、第三中控单元和接地电阻模块，所述第三雷电流监测单元一端连接第三雷电流传感器、另一端连接所述第三中控单元，所述接地电阻模块连接所述第三中控单元；所述第三雷电流传感器安装在风力发电机塔基内底部的塔筒连接线、风机地线引出线、机舱主地线的主干线地线通道上，所述第三雷电流监测单元通过所述第三雷电流传感器实时监测风力发电机塔基部件遭受雷击时的雷电流信息，并传送至所述第三中控单元；所述接地电阻模块，用于监测风力发电机塔基接地电阻值的大小，判断其阻值是否符合标准，接地阻值过大时，会降低雷电流泄放入地的效果，抬高地电位，将设备损坏；所述第三中控单元通过所述接地电阻模块的测量值是否超过设定阈值而进行预警。

进一步地，所述雷电监测系统与所述雷电监控中心的通信方式采用有线网络或者无线网络通信。

进一步地，所述雷电监测系统内设置有电源模块，用于为所述雷电监测系统提供电源。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明利用中控器配置软件进行参数设置，参数设置文件通过移动存储器进行存储，利用移动存储器随时更新雷电监测设备的参数设置及雷电监测设备版本升级，方便配置参数的设置与更新，同时利用移动存储器利于雷电监测设备会进行自动更新；

2、本发明针对连续采集到的各数据信息进行比对分析，若采集数据信息的数值不变时，那么只存储对应的一条；若采集数据信息的数值发生变化时，那么继续存储变化的数值；这样保证正常数据在数值不变时仅存储一条，而异常时会按照需要实际存储每条数据，这样不仅节约存储空间，还利于异常数据的处理；

3、本发明方法简洁、操作流程合理，模块化设计，集成度高，可扩展性强，可靠性高、稳定性强，能够实时、准确地掌握风力发电机遭受雷击的时间、次数、幅值等，实现高效地进行故障分析与预警。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的流程框图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明的实施例2中叶片雷电监测系统结构图。

图4为本发明的实施例2中机舱雷电监测系统结构图。

图5为本发明的实施例2中塔基雷电监测系统结构图。

图6为本发明的实施例2中工作原理图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-雷电监控中心，2-雷电监测系统，3-雷电流传感器，20-叶片雷电监测系统，21-机舱雷电监测系统，22-塔基雷电监测系统，201-第一雷电流监测单元，202-第一中控单元，211-第二雷电流监测单元，212-第二中控单元，213-连接电阻模块，221-第三雷电流监测单元，222-第三中控单元，223-接地电阻模块，30-第一雷电流传感器，31-第二雷电流传感器，32-第三雷电流传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，风电综合防雷监测方法，该方法包括以下步骤：

S1：利用中控器配置软件对雷电监测设备的站点信息、设备信息、网络信息、触屏校准、雷电流采集模块、SPD单元模块、接地电阻模块、连接电阻模块进行初始化与参数设置；

S2：根据步骤S1设置的各参数连续采集风力发电机叶片、机舱、塔基遭受雷击时的雷电流数据信息，风力发电机的机舱和塔基SPD状态数据信息，风力发电机机舱碳刷连接电阻、塔基接地电阻的数值信息；

S3：根据步骤S2监测的数据信息通过接入风机控制系统、远程监控平台或就地连接终端进行读取或传递，并对各测量数值进行监控、大数据智能分析与预警。

其中：步骤S1利用中控器配置软件进行参数设置，参数设置文件通过移动存储器进行存储，利用移动存储器随时更新雷电监测设备的参数设置及雷电监测设备版本升级；中控器配置软件对参数设置完成后，插入移动存储器(比如，U盘)，通过界面点击“导出配置文件”按键，将配置文件导入U盘，再将带有配置文件的U盘插入雷电监测设备的USB口，雷电监测设备会进行自动更新；也可通过有线或者无线网络进行自动更新，并将配置完成后的参数信息保存至云服务器空间内，进行集中管理；对于导出文件，也可按需进行修改之后，点击“导入配置文件”按键，将信息导入中控器配置软件中。

对步骤S2连续采集的各数据信息进行比对分析，若采集数据信息的数值不变时，那么只存储对应的一条；若采集数据信息的数值发生变化时，那么继续存储变化的数值；这样保证正常数据在数值不变时仅存储一条，而异常时会按照需要实际存储每条数据，这样不仅节约存储空间，还利于异常数据的处理。

步骤S3中对各测量数值进行监控、大数据智能分析与预警，雷电流数据信息通过每个雷电流检测通道实时记录每次雷电流波形；塔基、机舱SPD状态数据信息的状态包括接通、断开、通讯异常3种状态，根据雷电监测设备的开关量模块的情况来进行判断；机舱碳刷连接电阻测量数值超过设定阈值或者连接电阻测量模块出现异常时，进行声光报警，同时将报警信息传递给相关部门及相关人员；塔基接地电阻测量数值超过设定阈值或者接地电阻测量模块出现异常时，进行声光报警，同时将报警信息传递给相关部门及相关人员。

具体地，触摸中控器配置软件主界面“雷电流采集”区域的任意位置进入“雷电流检测单元信息查询”子菜单，每个雷电流检测通道将实时记录每次雷电流波形，并在中间区域显示，波形底部显示有雷电发生的日期及雷电发生的总次数；

触摸中控器配置软件主界面“SPD状态查询”区域的任意位置进入“SPD单元模块状态查询”子菜单，开关量模块将实时监测每个SPD的状态信息，测量间隔时间通过该中控器配置软件设定；检测信息以表格的形式展示，如下表1所示，“状态”信息有接通、断开、通讯异常3种状态，(1)当开关量模块异常时，状态栏显示为“通讯异常”；(2)SPD正常时，状态栏显示为“接通”；(3)SPD异常时，状态栏显示为“断开”；

表1 SPD状态查询

风力发电机的机舱碳刷连接电阻测量数值超过设定阈值范围时通过声光报警器进行报警；

触摸中控器配置软件主界面“连接电阻测量”区域的任意位置进入“连接电阻模块测量信息查询”子菜单，连接电阻模块将实时检测每路连接电阻名称、数量、当前值，测量间隔时间通过中控器配置软件设定，检测信息以表格的形式展示，如下表2所示，表格中的“设备名称”对应于中控器配置软件中连接电阻模块的名称，可在中控器配置软件中修改。“当前值”为测量出的连接电阻值，括号内为允许的阻值范围，该范围可通过中控器配置软件进行设置，若测量值超出该范围，声光报警器会报警。

表2连接电阻测量

风力发电机的塔基接地电阻测量数值超过设定阈值范围时通过声光报警器进行报警；

触摸中控器配置软件主界面“连接电阻测量”区域的任意位置进入“接地电阻模块测量信息查询”子菜单，接地电阻模块将实时检测每路接地电阻名称、数量、当前值，测量间隔时间通过中控器配置软件设定。检测信息以表格的形式展示，表格中的“设备名称”对应于中控器配置软件中接地电阻模块的名称，可在中控器配置软件中修改。“当前值”为测量出的接地电阻值，括号内为允许的阻值范围，该范围可通过中控器配置软件进行设置，若测量值超出该范围，声光报警器会报警。

另外，当每次重启雷电监测设备后，步骤S2中接地电阻模块连续采集30次接地电阻值，每次间隔30s，进行当前环境下的阻值偏差分析，并通过步骤S1中控器配置软件设置校准值，重新更新步骤S1的配置参数；30次之后按照初始时间间隔进行接地电阻的阻值采集。

表3接地电阻测量

本发明的工作原理是：首先，利用中控器配置软件对雷电监测设备的站点信息、设备信息、网络信息、触屏校准、雷电流采集模块、SPD单元模块、接地电阻模块、连接电阻模块进行初始化与参数设置；其次，按照配置的参数和初始化数据连续采集风力发电机叶片、机舱、塔基遭受雷击时的雷电流数据信息，风力发电机的机舱和塔基SPD状态数据信息，风力发电机机舱碳刷连接电阻、塔基接地电阻的数值信息；这其中，针对连续采集到的各数据信息进行比对分析，若采集数据信息的数值不变时，那么只存储对应的一条；若采集数据信息的数值发生变化时，那么继续存储变化的数值；这样保证正常数据在数值不变时仅存储一条，而异常时会按照需要实际存储每条数据，这样不仅节约存储空间，还利于异常数据的处理。然后，根据监测的数据信息通过接入风机控制系统、远程监控平台或就地连接终端进行读取或传递，并对各测量数值进行监控、大数据智能分析与预警，雷电流数据信息通过每个雷电流检测通道实时记录每次雷电流波形；塔基SPD状态数据信息的状态包括接通、断开、通讯异常3种状态，并根据雷电监测设备的开关量模块的异常情况来进行判断，风力发电机的机舱碳刷连接电阻测量数值超过设定阈值范围时通过声光报警器进行报警，风力发电机的塔基接地电阻测量数值超过设定阈值范围时通过声光报警器进行报警。

本发明方法简洁、操作流程合理，模块化设计，集成度高，可扩展性强，可靠性高、稳定性强，能够实时、准确地掌握风力发电机遭受雷击的时间、次数、幅值等，实现高效地进行故障分析与预警。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例与实施例1中步骤S2、步骤S3对应，一种用于风电领域的防雷监测装置，包括雷电监控中心1、雷电监测系统2和雷电流传感器3，所述雷电流传感器3连接所述雷电监测系统2，所述雷电监测系统2连接所述雷电监控中心1；所述雷电流传感器3安装在风力发电机叶片、机舱及塔基中，用于实时采集风力发电机叶片、机舱及塔基相关部件遭受雷击时的雷电流信息，并传送至所述雷电监测系统2；所述雷电监测系统2，用于对所述雷电传感器3采集的数据进行分析计算，记录雷击发生时间、雷电流幅值、极性、波形以及雷击次数并存储于内部存储器中，同时传送至所述雷电监控中心1；所述雷电监控中心1结合所述雷电监测系统2传送的数据，实现数据展示、统计和报表生成。

具体地，所述雷电监测系统2包括叶片雷电监测系统20、机舱雷电监测系统21和塔基雷电监测系统22，所述叶片雷电监测系统20安装于风力发电机的轮毂内，用于监测风力发电机的叶片遭受雷击的雷电流信息；所述机舱雷电监测系统21安装于风力发电机的机舱内，用于监测碳刷的连接状态及通过的雷电流信息、机舱控制柜内防雷器的状态、风速风向仪和避雷针遭受的雷击数据；所述塔基雷电监测系统22安装于风力发电机的塔基内，用于监测塔基的雷电流信息和接地电阻值；

如图6所示，本防雷监测装置采用采用RS485/以太网通信接口，执行Modbus RTU及TCP/IP协议，叶片雷电监测系统20将监测到的雷电流数据通过无线传输/Modbus RTU传输到机舱雷电监测系统21；机舱雷电监测系统21除了监测风速风向仪和避雷针遭受的雷击数据，还监测碳刷的连接状态及通过的雷电流信息，并将汇总的信息进行分析处理后采用Modbus RTU通讯协议一并传入塔基雷电监测系统22；塔基雷电监测系统22除了监测接地体的雷电流信息外，还监测接地电阻值，将整合后的数据通过有线网络或者无线网络传输到雷电监控中心1实现数据展示、管理、统计和报表生成。

其中：

如图3所示，所述叶片雷电监测系统20包括第一雷电流监测单元201和第一中控单元202，所述第一雷电流监测单元201一端连接第一雷电流传感器30、另一端连接所述第一中控单元202，所述第一雷电流传感器30安装在风力发电机轮毂内每个叶片根部轮毂主干线地线通道上，所述第一雷电流监测单元201通过所述第一雷电流传感器30实时监测风力发电机叶片部件遭受雷击时的雷电流信息，并传送至所述第一中控单元202；

基于叶片作为风力发电机组中位置最高的部件，极易遭受雷击，多数情况下雷击的位置在叶尖的背面，目前叶片大多安装了专门的防雷系统，由雷电接闪器和雷电传导部分组成，在叶片内部，雷电传导部分将雷电从接闪器导入叶片根部的金属法兰，通过轮毂传至机舱，在轮毂的法兰处装有间隙放电保护装置，将雷电流迅速传至机舱底座，释放雷击过电流。

如图4所示，所述机舱雷电监测系统21包括第二雷电流监测单元211、第二中控单元212和连接电阻模块213，所述第二雷电流监测单元211一端连接第二雷电流传感器31、另一端连接所述第二中控单元212，所述连接电阻模块213连接所述第二中控单元212；所述第二雷电流传感器31安装在风力发电机机舱内风速风向仪到机舱主干线地线的通道上，所述第二雷电流监测单元211通过所述第二雷电流传感器实时监测风力发电机机舱部件遭受雷击时的雷电流信息，并传送至所述第二中控单元212；所述连接电阻模块213用于监测风力发电机机舱内碳刷是否发生松动、断开、氧化，由于碳刷是叶片雷电流泄放路径的关键环节，若碳刷与轮毂连接不良，会造成雷电流无法泄放，从而将叶片击穿，连接电阻模块213通过监测风力发电机机舱内碳刷是否发生松动、断开、氧化来预防因连接故障引发的雷击击穿叶片事故；所述第二中控单元212通过所述连接电阻模块213的测量值是否超过设定阈值而进行预警，通过连接的声光报警器报警。

如图5所示，所述塔基雷电监测系统22包括第三雷电流监测单元221、第三中控单元222和接地电阻模块223，所述第三雷电流监测单元221一端连接第三雷电流传感器32、另一端连接所述第三中控单元222，所述接地电阻模块223连接所述第三中控单元222；所述第三雷电流传感器32安装在风力发电机塔基内底部的塔筒连接线、风机地线引出线、机舱主地线的主干线地线通道上，所述第三雷电流监测单元221通过所述第三雷电流传感器实时监测风力发电机塔基部件遭受雷击时的雷电流信息，并传送至所述第三中控单元222；所述接地电阻模块223，用于监测风力发电机塔基接地电阻值的大小，判断其阻值是否符合标准，接地阻值过大时，会降低雷电流泄放入地的效果，抬高地电位，将设备损坏；所述第三中控单元222通过所述接地电阻模块223的测量值是否超过设定阈值而进行预警，通过连接的声光报警器报警。

第一雷电流监测单元201、第二雷电流监测单元211、第三雷电流监测单元221的技术参数均采用，雷电峰值监测范围：±2KA～±250KA，峰值测量误差：≤±5％，通讯接口：隔离式RS485，采样率：65MHz，波形采集长度：150us，测量分辨率：14位AD转换，传输阻抗：50Ω，电源：DC 12V/2A，工作温度：-40℃～80℃，存储温度：-40℃～80℃。

第一中控单元202、第二中控单元212、第三中控单元222的技术参数均采用，CPU：TI工业级Cortex-A9处理器，主频1GHz，内存：2GB DDR3，FLASH：16GB eMMC存储器，以太网：2路千兆以太网接口，RS485：5路RS485接口，RS232：1路RS232，显示器：低温型7寸触摸电阻LCD屏，SD卡：1路SD存储卡接口，USB：1路USB HOST，1路USB OTG，电源：DC 12V/2A，工作温度：-40℃～80℃，存储温度：-40℃～80℃。

另外，所述雷电监测系统2内设置有电源模块，用于为所述雷电监测系统2提供电源。

所述雷电监测系统2与所述雷电监控中心1的通信方式采用有线网络或者无线网络通信。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种风电综合防雷监测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：利用中控器配置软件对雷电监测设备的站点信息、设备信息、网络信息、触屏校准、雷电流采集模块、SPD单元模块、接地电阻模块、连接电阻模块进行初始化与参数设置；

S2：根据步骤S1设置的各参数连续采集风力发电机叶片、机舱、塔基遭受雷击时的雷电流数据信息，风力发电机的机舱和塔基SPD状态数据信息，风力发电机机舱碳刷连接电阻、塔基接地电阻的数值信息；

S3：根据步骤S2监测的数据信息通过接入风机控制系统、远程监控平台或就地连接终端进行读取或传递，并对各测量数值进行监控、大数据智能分析与预警；

风力发电机叶片、机舱、塔基中均安装有雷电流传感器，所述雷电流传感器用于实时采集风力发电机叶片、机舱及塔基相关部件遭受雷击时的雷电流信息，并传送至风机控制系统、远程监控平台；

所述风机控制系统包括叶片雷电监测系统、机舱雷电监测系统和塔基雷电监测系统，所述叶片雷电监测系统安装于风力发电机的轮毂上，用于监测风力发电机的叶片遭受雷击的雷电流信息；所述机舱雷电监测系统安装于风力发电机的机舱内，用于监测碳刷的连接状态及通过的雷电流信息、机舱控制柜内防雷器的状态、风速风向仪和避雷针遭受的雷击数据；所述塔基雷电监测系统安装于风力发电机的塔基内，用于监测塔基的雷电流信息和接地电阻值；

叶片雷电监测系统将监测到的雷电流数据传输到机舱雷电监测系统；机舱雷电监测系统除了监测风速风向仪和避雷针遭受的雷击数据，还监测碳刷的连接状态及通过的雷电流信息，并将汇总的信息传入塔基雷电监测系统；塔基雷电监测系统除了监测接地体的雷电流信息外，还监测接地电阻值，将整合后的数据传输到雷电监控中心实现数据展示、管理、统计和报表生成；

步骤S1利用中控器配置软件进行参数设置，参数设置文件通过移动存储器进行存储，利用移动存储器随时更新雷电监测设备的参数设置及雷电监测设备版本升级；

对步骤S2连续采集的各数据信息进行比对分析，若采集数据信息的数值不变时，那么只存储对应的一条；若采集数据信息的数值发生变化时，那么继续存储变化的数值；

所述风机控制系统将采集、计算、记录雷击发生时间、雷电流幅值、极性、波形以及雷击次数并存储于内部存储器中。

2.根据权利要求1所述的风电综合防雷监测方法，其特征在于：步骤S3中对各测量数值进行监控、大数据智能分析与预警，雷电流数据信息通过每个雷电流检测通道实时记录每次雷电流波形；塔基、机舱SPD状态数据信息的状态包括接通、断开、通讯异常3种状态，根据雷电监测设备的开关量模块的情况来进行判断；机舱碳刷连接电阻测量数值超过设定阈值或者连接电阻测量模块出现异常时，进行声光报警，同时将报警信息传递给相关部门及相关人员；塔基接地电阻测量数值超过设定阈值或者接地电阻测量模块出现异常时，进行声光报警，同时将报警信息传递给相关部门及相关人员。

3.根据权利要求1所述的风电综合防雷监测方法，其特征在于：当每次重启雷电监测设备后，步骤S2中接地电阻模块连续采集N次接地电阻值，每次间隔Ns，进行当前环境下的阻值偏差分析，并通过步骤S1中控器配置软件设置校准值；N次之后按照初始时间间隔进行接地电阻的阻值采集。

4.根据权利要求1所述的风电综合防雷监测方法，其特征在于：步骤S3中根据步骤S2监测的数据信息通过接入风机控制系统、远程监控平台或就地连接终端进行读取或传递，其中，根据步骤S2监测的数据信息通过有线或者无线网络传输到存储服务器空间内进行存储，并将相关信息实时传递给相关部门及相关人员。

5.根据权利要求4所述的风电综合防雷监测方法，其特征在于：此存储服务器为云服务器空间，产品使用单位、整机总成集成单位、防雷监测设备生产单位的存储服务器空间中的任意一种。

Images