CN113137343A - 风电机组在线监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了风电机组在线监测系统及方法，涉及风力发电监测技术领域；系统包括位于风力发电机组侧的互感器、风力发电机组侧的风速计、控制器和通信装置，互感器和风速计分别与控制器连接并通信，控制器与通信装置连接并通信；方法包括互感器获取风力发电机组停电信息并发送至控制器，控制器接收风力发电机组停电信息，控制器分别发送使能指令至风速计和感应器并启动风速计和感应器，风速计获取有风信息并发送至控制器，感应器获取风轮静止信息并发送至控制器；控制器获知风力发电机组停电信息、有风信息和风轮静止信息，生成报警信息并发送至管理终端；其通过互感器、风速计、控制器和通信装置等，实现及时发现风力发电机组出现设备故障。

Description

风电机组在线监测系统及方法

技术领域

本发明涉及风力发电监测技术领域，尤其涉及一种风电机组在线监测系统及方法。

背景技术

风力发电机组包括风轮和发电机，风轮由叶片、轮毂和加固件等组成，它有叶片受风力旋转发电和发电机机头转动等功能。风力发电机由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器和蓄电池组等组成。

目前，风力发电机一旦出现问题导致不发电并不能及时被发现，或者发现风力发电机不发电了，派人前去查看，却发现原因是风力很弱或者无风等自然原因，非设备故障。

专用互联网为部门内部使用的互联网。

现有技术问题及思考：

如何解决及时发现风力发电机组设备故障的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种风电机组在线监测系统及方法，其通过互感器、风速计、控制器和通信装置等，实现及时发现风力发电机组出现设备故障。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种风电机组在线监测系统包括用于获知风力发电机组是或否带电的互感器、位于风力发电机组侧获知有风或无风的风速计、控制器和通信装置，所述互感器与控制器连接并通信，所述风速计与控制器连接并通信，所述控制器与通信装置连接并通信。

进一步的技术方案在于：所述互感器为电流互感器，所述互感器与控制器有线连接并单向通信；所述风速计为数字风速计，所述风速计与控制器有线连接并双向通信；所述控制器为单片机，所述通信装置为用于卫星定位的无线通信装置，所述控制器与通信装置有线连接并单向通信。

进一步的技术方案在于：还包括用于获知风轮转动或静止的感应器，所述感应器与控制器连接并通信。

进一步的技术方案在于：所述感应器与控制器有线连接并双向通信。

进一步的技术方案在于：所述感应器为光电开关、接近开关或者霍尔开关。

进一步的技术方案在于：还包括监测模块和报警模块共两个程序模块，监测模块，用于互感器获取风力发电机组停电信息并发送至控制器，控制器接收风力发电机组停电信息、发送使能指令至风速计并启动风速计，风速计获取有风信息并发送至控制器；报警模块，用于控制器获知互感器发来的风力发电机组停电信息和风速计发来的有风信息，生成并发送报警信息。

进一步的技术方案在于：还包括监测模块和报警模块共两个程序模块，监测模块，用于互感器获取风力发电机组停电信息并发送至控制器，控制器接收风力发电机组停电信息，控制器分别发送使能指令至风速计和感应器并启动风速计和感应器，风速计获取有风信息并发送至控制器，感应器获取风轮静止信息并发送至控制器；报警模块，用于控制器获知互感器发来的风力发电机组停电信息、风速计发来的有风信息和感应器发来的风轮静止信息，生成并发送报警信息。

进一步的技术方案在于：还包括管理终端，所述控制器通过通信装置连接至管理终端。

进一步的技术方案在于：所述管理终端为移动终端，所述通信装置为无线通信装置，所述控制器通过无线通信装置和专用互联网与管理终端无线连接。

一种风电机组在线监测方法，基于感应器、互感器、风速计、控制器、通信装置和管理终端，所述互感器与控制器连接并单向通信，所述控制器分别与感应器和风速计连接并双向通信，所述控制器通过通信装置连接至管理终端，包括如下步骤，监测，互感器获取风力发电机组停电信息并发送至控制器，控制器接收风力发电机组停电信息，控制器分别发送使能指令至风速计和感应器并启动风速计和感应器，风速计获取有风信息并发送至控制器，感应器获取风轮静止信息并发送至控制器；报警，控制器获知互感器发来的风力发电机组停电信息、风速计发来的有风信息和感应器发来的风轮静止信息，生成报警信息并发送至管理终端。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

一种风电机组在线监测系统包括用于获知风力发电机组是或否带电的互感器、位于风力发电机组侧获知有风或无风的风速计、控制器和通信装置，所述互感器与控制器连接并通信，所述风速计与控制器连接并通信，所述控制器与通信装置连接并通信。其通过互感器、风速计、控制器和通信装置等，实现及时发现风力发电机组出现设备故障。

一种风电机组在线监测方法，基于感应器、互感器、风速计、控制器、通信装置和管理终端，所述互感器与控制器连接并单向通信，所述控制器分别与感应器和风速计连接并双向通信，所述控制器通过通信装置连接至管理终端，包括如下步骤，监测，互感器获取风力发电机组停电信息并发送至控制器，控制器接收风力发电机组停电信息，控制器分别发送使能指令至风速计和感应器并启动风速计和感应器，风速计获取有风信息并发送至控制器，感应器获取风轮静止信息并发送至控制器；报警，控制器获知互感器发来的风力发电机组停电信息、风速计发来的有风信息和感应器发来的风轮静止信息，生成报警信息并发送至管理终端。其通过监测和报警的步骤，实现及时发现风力发电机组出现设备故障。

详见具体实施方式部分描述。

附图说明

图1是本发明实施例1的原理框图；

图2是本发明实施例2的原理框图；

图3是本发明实施例3的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1：

如图1所示，本发明公开了一种风电机组在线监测系统包括用于获知风力发电机组是或否带电的互感器、位于风力发电机组侧获知有风或无风的风速计、控制器、通信装置和管理终端以及监测模块501和报警模块601共两个程序模块，所述互感器为位于发电机组侧的电流互感器，所述风速计为数字风速计，所述控制器为单片机，所述通信装置为用于卫星定位的无线通信装置，所述管理终端为台式电脑，所述电流互感器与单片机有线连接并单向通信，所述数字风速计与单片机有线连接并双向通信，所述单片机与无线通信装置有线连接并单向通信，所述单片机通过无线通信装置和专用互联网连接至台式电脑。

监测模块501，用于电流互感器获取风力发电机组停电信息并发送至单片机，单片机接收风力发电机组停电信息、发送使能指令至数字风速计并启动数字风速计，数字风速计获取有风信息并发送至单片机。

报警模块601，用于单片机获知电流互感器发来的风力发电机组停电信息和数字风速计发来的有风信息，单片机生成报警信息并发送至台式电脑。

本申请为组合发明，其中，电流互感器、数字风速计、单片机、无线通信装置和台式电脑本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。

实施例1工作说明：

当风力发电机组正常发电，其中有电流导通，电流互感器获得感应电流并输出电信号，单片机收到电流互感器发来的电信号时，认为是风力发电机组工作信息；当风力发电机组中无电流导通，电流互感器无感应电流，单片机没有收到电流互感器发来的电信号时，认为是风力发电机组停电信息。

数字风速计测量现场的风速，当风速大于每秒4米，数字风速计认为有风并输出有风信息；当风速小于等于每秒4米，数字风速计认为无风并输出无风信息。

单片机接收到风力发电机组停电信息后发送使能指令至数字风速计并启动数字风速计，即当风力发电机组正常发电时，不启动数字风速计，可以有效节约能源并延长数字风速计使用寿命，当风力发电机组不发电时，启动数字风速计协助监测判断。

当单片机获知电流互感器发来的风力发电机组停电信息和数字风速计发来的有风信息，单片机生成报警信息并发送至台式电脑，以便提醒管理人员风力发电机组出现设备故障。

实施例2：

实施例2与实施例1不同之处在于，还包括用于获知风轮转动或静止的感应器，所述管理终端为智能手机。

如图2所示，本发明公开了一种风电机组在线监测系统包括用于获知风轮转动或静止的感应器、用于获知风力发电机组是或否带电的互感器、位于风力发电机组侧获知有风或无风的风速计、控制器、通信装置和管理终端以及监测模块502和报警模块602共两个程序模块，所述感应器为位于风轮侧的光电开关，所述互感器为位于发电机组侧的电流互感器，所述风速计为数字风速计，所述控制器为单片机，所述通信装置为用于卫星定位的无线通信装置，所述管理终端为智能手机，所述光电开关与单片机有线连接并双向通信，所述电流互感器与单片机有线连接并单向通信，所述数字风速计与单片机有线连接并双向通信，所述单片机与无线通信装置有线连接并单向通信，所述单片机通过无线通信装置和专用互联网连接至智能手机。

监测模块502，用于电流互感器获取风力发电机组停电信息并发送至单片机，单片机接收风力发电机组停电信息，单片机分别发送使能指令至数字风速计和光电开关并启动数字风速计和光电开关，数字风速计获取有风信息并发送至单片机，光电开关获取风轮静止信息并发送至单片机。

报警模块602，用于单片机获知电流互感器发来的风力发电机组停电信息、数字风速计发来的有风信息和光电开关发来的风轮静止信息，单片机生成报警信息并发送至智能手机。

本申请为组合发明，其中，光电开关、电流互感器、数字风速计、单片机、无线通信装置和智能手机本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。

实施例2工作说明：

当风轮旋转时，风轮的叶片间歇式遮挡光电开关，光电开关输出的信号为时断时续的电信号，即在五分钟的时间内为高电平、低电平交替的电信号，单片机收到光电开关发来的时断时续的电信号时，认为是风轮转动信息；当风轮静止时，风轮的叶片在五分钟的时间内遮挡光电开关或者不遮挡光电开关，光电开关输出的信号为单一状态的电信号，即在五分钟的时间内为高电平或者低电平的电信号，单片机收到光电开关发来的单一状态的电信号时，认为是风轮静止信息。

当风力发电机组正常发电，其中有电流导通，电流互感器获得感应电流并输出电信号，单片机收到电流互感器发来的电信号时，认为是风力发电机组工作信息；当风力发电机组中无电流导通，电流互感器无感应电流，单片机没有收到电流互感器发来的电信号时，认为是风力发电机组停电信息。

数字风速计测量现场的风速，当风速大于每秒4米，数字风速计认为有风并输出有风信息；当风速小于等于每秒4米，数字风速计认为无风并输出无风信息。

单片机接收到风力发电机组停电信息后分别发送使能指令至数字风速计和光电开关并启动数字风速计和光电开关，即当风力发电机组正常发电时，不启动数字风速计和光电开关，可以有效节约能源并延长数字风速计和光电开关的使用寿命，当风力发电机组不发电时，启动数字风速计和光电开关协助监测判断。

单片机接收光电开关发来的风轮静止信息、电流互感器发来的风力发电机组停电信息和数字风速计发来的有风信息，单片机生成报警信息并发送至智能手机，以便提醒管理人员风力发电机组出现设备故障，通过智能手机移动办公，使用更便利，工作效率更高。

引入感应器判断风轮状态，可以进一步提升判断故障的准确率，当获知有风，风轮转动时，可以判断故障范围在风力发电机组；当获知有风，风轮不转时，可以判断故障范围在风轮。

相对于上述实施例，所述感应器还可以为用于获知风轮静止状态的接近开关，所述接近开关设置在风轮的轮毂上。

相对于上述实施例，所述感应器还可以为用于获知风轮静止状态的霍尔开关，所述霍尔开关设置在发电机机头上。

实施例3：

如图3所示，本发明公开了一种风电机组在线监测方法，基于实施例2的系统，包括如下步骤：

S1监测

电流互感器获取风力发电机组停电信息并发送至单片机，单片机接收风力发电机组停电信息，单片机分别发送使能指令至数字风速计和光电开关并启动数字风速计和光电开关，数字风速计获取有风信息并发送至单片机，光电开关获取风轮静止信息并发送至单片机。

S2报警

单片机获知电流互感器发来的风力发电机组停电信息、数字风速计发来的有风信息和光电开关发来的风轮静止信息，单片机生成报警信息并发送至智能手机。

本申请的发明构思：

其通过互感器、风速计、控制器和通信装置，控制器接收风力发电机组停电信息和有风信息并报警，实现及时发现风力发电机组出现设备故障。

本申请保密运行一段时间后，现场技术人员反馈的有益之处在于：

其通过互感器、风速计、控制器和通信装置等，实现及时发现风力发电机组出现设备故障，有效避免误判。

其通过控制器接收风轮静止信息、风力发电机组停电信息和有风信息并报警的步骤，实现及时发现风力发电机组出现设备故障，有效避免误判。

Claims (10)

1.一种风电机组在线监测系统，其特征在于：包括用于获知风力发电机组是或否带电的互感器、位于风力发电机组侧获知有风或无风的风速计、控制器和通信装置，所述互感器与控制器连接并通信，所述风速计与控制器连接并通信，所述控制器与通信装置连接并通信。

2.根据权利要求1所述的风电机组在线监测系统，其特征在于：所述互感器为电流互感器，所述互感器与控制器有线连接并单向通信；所述风速计为数字风速计，所述风速计与控制器有线连接并双向通信；所述控制器为单片机，所述通信装置为用于卫星定位的无线通信装置，所述控制器与通信装置有线连接并单向通信。

3.根据权利要求1所述的风电机组在线监测系统，其特征在于：还包括用于获知风轮转动或静止的感应器，所述感应器与控制器连接并通信。

4.根据权利要求3所述的风电机组在线监测系统，其特征在于：所述感应器与控制器有线连接并双向通信。

5.根据权利要求3所述的风电机组在线监测系统，其特征在于：所述感应器为光电开关、接近开关或者霍尔开关。

6.根据权利要求1所述的风电机组在线监测系统，其特征在于：还包括监测模块和报警模块共两个程序模块，监测模块，用于互感器获取风力发电机组停电信息并发送至控制器，控制器接收风力发电机组停电信息、发送使能指令至风速计并启动风速计，风速计获取有风信息并发送至控制器；报警模块，用于控制器获知互感器发来的风力发电机组停电信息和风速计发来的有风信息，生成并发送报警信息。

7.根据权利要求3所述的风电机组在线监测系统，其特征在于：还包括监测模块和报警模块共两个程序模块，监测模块，用于互感器获取风力发电机组停电信息并发送至控制器，控制器接收风力发电机组停电信息，控制器分别发送使能指令至风速计和感应器并启动风速计和感应器，风速计获取有风信息并发送至控制器，感应器获取风轮静止信息并发送至控制器；报警模块，用于控制器获知互感器发来的风力发电机组停电信息、风速计发来的有风信息和感应器发来的风轮静止信息，生成并发送报警信息。

8.根据权利要求1所述的风电机组在线监测系统，其特征在于：还包括管理终端，所述控制器通过通信装置连接至管理终端。

9.根据权利要求8所述的风电机组在线监测系统，其特征在于：所述管理终端为移动终端，所述通信装置为无线通信装置，所述控制器通过无线通信装置和专用互联网与管理终端无线连接。

10.一种风电机组在线监测方法，其特征在于：基于感应器、互感器、风速计、控制器、通信装置和管理终端，所述互感器与控制器连接并单向通信，所述控制器分别与感应器和风速计连接并双向通信，所述控制器通过通信装置连接至管理终端，包括如下步骤，监测，互感器获取风力发电机组停电信息并发送至控制器，控制器接收风力发电机组停电信息，控制器分别发送使能指令至风速计和感应器并启动风速计和感应器，风速计获取有风信息并发送至控制器，感应器获取风轮静止信息并发送至控制器；报警，控制器获知互感器发来的风力发电机组停电信息、风速计发来的有风信息和感应器发来的风轮静止信息，生成报警信息并发送至管理终端。

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