CN113236505A - 风机雷电在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种风机雷电在线监测系统，涉及风机雷电领域。一种风机雷电在线监测系统，包括依次连接的风机雷电主体、防雷系统、检测组件、前置终端、数据处理单元和监测终端，所述防雷系统接地，所述检测组件分别连接所述防雷系统的雷击采集端和所述防雷系统的接地端，能够实现对风机雷电故障的监测，便于及时维护。

Description

风机雷电在线监测系统

技术领域

本发明涉及风机雷电领域，具体而言，涉及一种风机雷电在线监测系统。

背景技术

风力发电机都安装在野外广阔的平原、丘陵、潮间带和近海地区，风电发电设备高达几十米甚至上百米，导致其极易被雷击并直接成为雷达的接闪物，无论采用怎样的防护措施，都不可完全避免雷击。由于风机内部结构非常紧凑，无论是叶片、机舱还是尾翼受到雷击，机舱内电控系统等设备以及电源和控制回路沿塔架引下途中，都会受到高电压反击。再加上安装地点的电阻率通常较高，对雷电流的传导性能相对较差，特别容易受到直击雷、侧击雷和感应雷的袭击。目前需要一种能够保护和监测风机雷电故障的系统，便于及时维护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风机雷电在线监测系统，其能够实现对风机雷电故障的监测，便于及时维护。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种风机雷电在线监测系统，包括依次连接的风机雷电主体、防雷系统、检测组件、前置终端、数据处理单元和监测终端，所述防雷系统接地，所述检测组件分别连接所述防雷系统的雷击采集端和所述防雷系统的接地端。

在本发明的一些实施例中，所述检测组件包括第一互感器和第二互感器，所述第一互感器连接所述防雷系统的电压输出端，所述第二互感器连接所述防雷系统的接地端，所述第一互感器与所述第二互感器分别连接所述前置终端。

在本发明的一些实施例中，所述风机雷电主体包括叶片组件和塔架，所述防雷系统包括接闪电极、基座、输电线路和接地网，所述基座和塔架均安装于地面，所述叶片组件轴承安装于所述基座侧部，所述接地网埋设于地面以下，所述接闪电极穿设于所述叶片组件，所述接闪电极连接所述输电线路，所述输电线路的引电方向沿着所述叶片组件根部、所述基座内部连接至所述接地网，所述接地网连接所述塔架。

在本发明的一些实施例中，所述叶片组件包括依次连接的风机叶片、第一法兰、变桨轴承和轮毂，所述轮毂安装于所述基座，所述输电线路依次穿设于所述第一法兰、所述变桨轴承和所述轮毂。

在本发明的一些实施例中，所述叶片组件包括依次连接的第二法兰、主轴承和主轴，所述基座安装于地面，所述轮毂安装于所述第二法兰，所述输电线路依次穿设于所述第二法兰、主轴承和主轴，所述主轴安装于所述基座。

在本发明的一些实施例中，一种风机雷电在线监测系统包括偏航轴承，所述主轴通过所述偏航轴承连接于所述基座，所述输电线路依次穿设于所述主轴和所述偏航轴承。

在本发明的一些实施例中，，所述接闪电极包括接闪器，所述接闪器安装于所述叶片组件内部且电极端伸出所述叶片组件外，所述接闪器连接所述输电线路。

在本发明的一些实施例中，所述接闪器为不锈钢螺杆。

在本发明的一些实施例中，一种风机雷电在线监测系统包括机舱，所述输电线路通过所述机舱连接所述塔架。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

本申请实施例提供一种风机雷电在线监测系统，包括依次连接的风机雷电主体、防雷系统、检测组件、前置终端、数据处理单元和监测终端，所述防雷系统接地，所述检测组件分别连接所述防雷系统的雷击采集端和所述防雷系统的接地端。

本申请实施例通过检测组件与风机雷电主体的雷击采集端连接，从而获取风机雷电主体的雷击泄流录波情况，并且通过与防雷系统的接地端连接，从而获取风机雷电主体的接地状态，从而检测组件将检测结果上传到前置终端供人们查看。数据处理单元通过前置终端获取雷击泄流录波情况和接地状态，并根据雷击泄流录波情况分析风机雷电主体的雷击故障，根据接地状态分析风机雷电主体的接地故障并发送到监测终端，便于人们远程获得风机雷电的故障情况，及时进行维护。本发明能够实时监测风机雷电故障，便于人们及时维护风机雷电设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例风机雷电在线监测系统的原理示意图；

图2为本发明实施例风机叶片的结构示意图。

图标：1-叶片组件，2-接闪器，3-第一法兰，4-螺母，5-变桨轴承，6-轮毂，7-基座，8-输电线路，9-机舱，10-塔架。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例

请参阅图1～图2，图1～图2所示为本申请实施例提供的一种风机雷电在线监测系统。风机雷电在线监测系统包括依次连接的风机雷电主体、防雷系统、检测组件、前置终端、数据处理单元和监测终端，所述防雷系统接地，所述检测组件分别连接所述防雷系统的雷击采集端和所述防雷系统的接地端。

详细的，防雷系统连接于风机雷电主体的雷击端，并且防雷系统接地，从而防雷系统将雷电引入地下。监测组件通过防雷系统获取风机雷电主体的雷击采集端以及接地端，从而判断防雷系统对风机雷电主体的防雷保护是否有效。其中，风机雷电主体的雷击端可以为叶片，前置终端用于采集附近的风机雷电主体的防雷情况，一个前置终端可以采集一定范围内的多个风机雷电主体的信息，并且监测终端可以同时远程获取多个前置终端的信息。可选的，监测终端为多个时，可以利用无线自组网技术实现各个监测终端互通互联。可选的，监测终端可以为手机，并且查看的雷电故障和接地故障情况可以包括雷击强度、雷击部位、接地状态、雷击实际和雷击类型等数据，也可以通过基站获取一段时间内的历史数据。其中，监测组件的雷击部位可以为当前被雷击的风机位置，并且通过当前监测终端获得。可选的，前置终端通过数据处理单元处理数据后利用数据集线器传输到监测终端。

本申请实施例通过检测组件与风机雷电主体的雷击采集端连接，从而获取风机雷电主体的雷击泄流录波情况，并且通过与防雷系统的接地端连接，从而获取风机雷电主体的接地状态，从而检测组件将检测结果上传到前置终端供人们查看。数据处理单元通过前置终端获取雷击泄流录波情况和接地状态，并根据雷击泄流录波情况分析风机雷电主体的雷击故障，根据接地状态分析风机雷电主体的接地故障并发送到监测终端，便于人们远程获得风机雷电的故障情况，及时进行维护。本发明能够实时监测风机雷电故障，便于人们及时维护风机雷电设备。

在本发明的一些实施例中，所述检测组件包括第一互感器和第二互感器，所述第一互感器连接所述风机雷电主体的电压输出端，所述第二互感器连接所述风机雷电主体的接地端，所述第一互感器与所述第二互感器分别连接所述前置终端。

详细的，监测终端通过互感器感应防雷系统雷击泄电流录波情况，从而进行雷击故障检测。并且结合特殊定制的互感器进行谐波感应，从而更准确的检测出该风机的接地状态。当发生对地放电事故时，与风机相邻的前置终端通过数据处理单元进行波形对比后，可以精确定位发生对地放电故障的风机位置，并推算出雷击点。其中，数据处理单元可以通过服务器实现，或者安装于前置终端。

在本发明的一些实施例中，所述风机雷电主体包括叶片组件1、接闪电极、基座7、输电线路8、塔架10和接地网，所述基座7和塔架10均安装于地面，所述叶片组件1轴承安装于所述基座7侧部，所述接地网埋设于地面以下，所述接闪电极穿设于所述叶片组件1，所述接闪电极连接所述输电线路8，所述输电线路8的引电方向依次沿着所述叶片组件1根部、所述基座7内部连接至所述接地网，所述接地网连接所述塔架10。

详细的，通过接闪电极穿设于叶片组件1并伸出叶片组件1表面，从而采集雷击时的高压电。测试时，可以利用瞬时高压发生器向接闪电极释放微秒级高压电，结合互感器进行谐波感应，可以得到风机输电线路8接地部分的雷击冲击接地电阻情况的数据。可选的，使用互感器感应到的电流换能，转化为2.24伏特交流电，经过整流升压得到3.3伏特工作电压，可以作为前置终端的待机电压，从而实现节能作用。

在本发明的一些实施例中，所述叶片组件1包括依次连接的风机叶片、第一法兰3、变桨轴承5和轮毂6，所述轮毂6安装于所述基座7，所述输电线路8依次穿设于所述第一法兰3、所述变桨轴承5和所述轮毂6。

需要说明的是，风机叶片、第一法兰3、变桨轴承5和轮毂6之间的具体连接方式为本领域技术人员已知，在此不必详细描述。

在本发明的一些实施例中，所述叶片组件1包括依次连接的第二法兰、主轴承和主轴，所述基座7安装于地面，所述轮毂6安装于所述第二法兰，所述输电线路8依次穿设于所述第二法兰、主轴承和主轴，所述主轴安装于所述基座7。

需要说明的是，第二法兰、主轴承和主轴，所述基座7之间的具体连接方式为本领域技术人员已知，在此不必详细描述。

在本发明的一些实施例中，一种风机雷电在线监测系统包括偏航轴承，所述主轴通过所述偏航轴承连接于所述基座7，所述输电线路8依次穿设于所述主轴和所述偏航轴承。

需要说明的是，主轴、偏航轴承、基座7之间的具体连接方式为本领域技术人员已知，在此不必详细描述。详细的，输电线路8通过完全内置于风机主体的内部，从而能够对线路起到保护作用，保障雷电防护效果。

在本发明的一些实施例中，所述接闪电极包括接闪器2，所述接闪器2安装于所述叶片组件1内部且电极端伸出所述叶片组件1外，所述接闪器2连接所述输电线路8。

其中，输电线路8包括雷电引下线，通过接闪器2和引下线传输雷电到叶片根部，从而传送到第一法兰3，通过第一法兰3和变桨轴承5传到轮毂6，通过第二法兰和主轴承传到主轴，并且通过主轴和基座7传到偏航轴承，利用偏航轴承和塔架10最终导入到接地网。

在本发明的一些实施例中，所述接闪器2为不锈钢螺杆。其中螺杆便于穿设于风机叶片，并且通过螺母4进行安装和拆卸。

在本发明的一些实施例中，一种风机雷电在线监测系统包括机舱9，所述输电线路8通过所述机舱9连接所述塔架10。

详细的，机舱9通过输电线路8连接叶片和机舱9顶部的避雷棒，再接入到塔架10和基础的接地网。其中，避雷棒主要避免雷电流传导。其中，塔架10和输电线路8的引下线将雷击电流顺利引入大地，避免了风机受损。接地网设在基座7的混凝土基础周围，保证雷电入地，保护了维护人员和风机设备的安全。

可以理解，图1～图2所示的结构仅为示意，风机雷电在线监测系统还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

数据处理单元可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力，并且可以通过服务器安装。该数据处理单元可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

综上所述，本申请实施例提供的一种风机雷电在线监测系统：

风机雷电在线监测系统，包括依次连接的风机雷电主体、防雷系统、检测组件、前置终端、数据处理单元和监测终端，所述防雷系统接地，所述检测组件分别连接所述防雷系统的雷击采集端和所述防雷系统的接地端。

需要说明的是，上述风机雷电主体为现有技术、防雷系统为任意一种防雷装置、检测组件可以利用任意一种可以检测电流大小的感应设备，前置终端、数据处理单元和检测终端均可以应用于不同终端。

本申请实施例通过检测组件与风机雷电主体的雷击采集端连接，从而获取风机雷电主体的雷击泄流录波情况，并且通过与防雷系统的接地端连接，从而获取风机雷电主体的接地状态，从而检测组件将检测结果上传到前置终端供人们查看。数据处理单元通过前置终端获取雷击泄流录波情况和接地状态，并根据雷击泄流录波情况分析风机雷电主体的雷击故障，根据接地状态分析风机雷电主体的接地故障并发送到监测终端，便于人们远程获得风机雷电的故障情况，及时进行维护。本发明能够实时监测风机雷电故障，便于人们及时维护风机雷电设备。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.风机雷电在线监测系统，其特征在于，包括依次连接的风机雷电主体、防雷系统、检测组件、前置终端、数据处理单元和监测终端，所述防雷系统接地，所述检测组件分别连接所述防雷系统的雷击采集端和所述防雷系统的接地端。

2.如权利要求1所述的风机雷电在线监测系统，其特征在于，所述检测组件包括第一互感器和第二互感器，所述第一互感器连接所述防雷系统的电压输出端，所述第二互感器连接所述防雷系统的接地端，所述第一互感器与所述第二互感器分别连接所述前置终端。

3.如权利要求1所述的风机雷电在线监测系统，其特征在于，所述风机雷电主体包括叶片组件和塔架，所述防雷系统包括接闪电极、基座、输电线路和接地网，所述基座和塔架均安装于地面，所述叶片组件轴承安装于所述基座侧部，所述接地网埋设于地面以下，所述接闪电极穿设于所述叶片组件，所述接闪电极连接所述输电线路，所述输电线路的引电方向沿着所述叶片组件根部、所述基座内部连接至所述接地网，所述接地网连接所述塔架。

4.如权利要求3所述的风机雷电在线监测系统，其特征在于，所述叶片组件包括依次连接的风机叶片、第一法兰、变桨轴承和轮毂，所述轮毂安装于所述基座，所述输电线路依次穿设于所述第一法兰、所述变桨轴承和所述轮毂。

5.如权利要求4所述的风机雷电在线监测系统，其特征在于，所述叶片组件包括依次连接的第二法兰、主轴承和主轴，所述基座安装于地面，所述轮毂安装于所述第二法兰，所述输电线路依次穿设于所述第二法兰、主轴承和主轴，所述主轴安装于所述基座。

6.如权利要求5所述的风机雷电在线监测系统，其特征在于，包括偏航轴承，所述主轴通过所述偏航轴承连接于所述基座，所述输电线路依次穿设于所述主轴和所述偏航轴承。

7.如权利要求3所述的风机雷电在线监测系统，其特征在于，所述接闪电极包括接闪器，所述接闪器安装于所述叶片组件内部且电极端伸出所述叶片组件外，所述接闪器连接所述输电线路。

8.如权利要求7所述的风机雷电在线监测系统，其特征在于，所述接闪器为不锈钢螺杆。

9.如权利要求3所述的风机雷电在线监测系统，其特征在于，包括机舱，所述输电线路通过所述机舱连接所述塔架。

10.如权利要求9所述的风机雷电在线监测系统，其特征在于，包括避雷棒，所述避雷棒安装于所述机舱顶部，所述避雷棒连接所述机舱。

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