CN203216722U - 风力发电机组集成状态监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风力发电机组集成状态监测系统，包括PLC主控模块与SCADA采集模块，SCADA采集模块集成在PLC主控模块上，SCADA采集模块上采用插拔式连接方式连接有若干个子模块，PLC主控模块上连接有收集风机运行信息的检测硬件，PLC主控模块实现对SCADA采集模块的控制，SCADA采集模块与CMS服务器和监控中心相连，CMS服务器与检测硬件相连实现数据交换，CMS服务器通过ALARM报警模块与监控中心相连。本实用新型的有益效果：状态监测产品成本的削减，质量更加稳定，功能更加强大，处理速度更快，维护更简便，库存更简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及仪器仪表检测领域中一种检测装置，特别涉及风力发电机组集成状态监测系统。
背景技术
目前的监测系统为独立的电路板形式的集成电路，通过电子元件硬件来完成系统采样以及FFT相关计算，这种电路板形式的采集电路，有以下缺点和不足：首先，采集速度较慢，通常一个计算需要3分钟左右；其次，采集的通道数固定(不能随意增加或减少)；再次，任何一个电子元件损坏，检查问题所在会比较麻烦，需要专业人员进行检修，且需要整体拆除送检；最后，不能应付较大的计算，并且不能所有通道同时采集(它需要很多AD转换器来实现所有通道的同步采集，实际目前通用的做法是2个AD转换器，即2通道同时采集。
实用新型内容
针对现有检测系统的缺陷，本实用新型提供了风力发电机组集成状态监测系统。
为了实现上述目的，本实用新型所采取的措施是：
风力发电机组集成状态监测系统，包括PLC主控模块与SCADA采集模块，SCADA采集模块集成在PLC主控模块上，SCADA采集模块上采用插拔式连接方式连接有若干个子模块，PLC主控模块上连接有收集风 机运行信息的检测硬件，PLC主控模块通过内置的VibraLyze Pro Firmware软件实现对SCADA采集模块的控制，SCADA采集模块与CMS服务器和监控中心相连，CMS服务器与检测硬件相连实现数据交换，CMS服务器通过ALARM报警模块与监控中心相连；
所述SCADA采集模块上的每个子模块都连接有LED指示灯；
所述检测硬件包括通用型加速度传感器和低频加速度传感器；
所述PLC主控模块与SCADA采集模块之间采用EtherCAT通讯模式通讯；
所述PLC主控模块内CPU的频率为1.6GHz。
本实用新型的有益效果：第一，状态监测产品成本的削减：普通的状态监测系统市场售价在10万人民币左右，采用了集成方案后，成本可以控制在6万以内，即可以削减成本至少40％；第二，质量更加稳定：由于采用了德国成熟的工业化产品，全自动生产流水线，产品本身质量更加稳定；第三，功能更加强大：由于与风机主控集成后，可以从风机内部取得运行参数，因此CMS模块所采集的数据更加精确，它可以辨别振动发生时，风机其他位置的情况，例如变桨度数，偏航度数，发电机发电量等数据，那么结果显而易见，而传统的CMS由于无其他运行参数支持，无法排除偏航或者变桨的振动影响；第四，处理速度更快：使用单独模块对振动进行采样，那么每个通道的采样速度会相对传统系统要快很多，集成的系统处理时间通常在20微秒内结束，而传统的硬件数据处理在3分钟左右；第五，维护更简便：由于采用模块化设计，只要是接受过短期培训的人员，都可以进行更换作业，因此，一旦系统出问题，从发现问题到问题 解决，只需1个小时即可解决，而传统系统比较复杂，需要有专业知识的且需要通过专业培训的人员才可以动设备，一旦传统的系统出现问题，需要花费几天甚至几个星期的时间去处理；第六，库存更简单：每个项目只需备份相对应的模块即可，无需传统的备份几套设备。
附图说明
图1、本实用新型的系统流程图；
图2、本实用新型的硬件内部处理流程图。
具体实施方式
风力发电机组集成状态监测系统，包括PLC主控模块与SCADA采集模块，SCADA采集模块集成在PLC主控模块上，对于风力发电机组来说，集成系统不仅解决了与主控系统的兼容性问题，还主要从以下几个方面解决了传统系统的技术弱点：采集速度，40k Samples/s，即每秒钟采集4万个采样点，然后采样的数据发送到PLC进行计算，一般的结果在20微秒内计算结束，由于集成的原因，可以减少硬件成本的投入，例如PLCCX-5020模块可以与风机主控的PLC模块融合在一起。SCADA采集模块上采用插拔式连接方式连接有若干个子模块，采集的通道随模块的增加而增加，理论上不受通道数限制，对于风力发电机来说，通道数可以是用户自定义，例如对于直驱型风机可以使用2个模块4通道形式，对于双馈机组可以使用5模块10通道形式，PLC主控模块上连接有收集风机运行信息的检测硬件，PLC主控模块通过内置的VibraLyze Pro Firmware软件实现对SCADA采集模块的控制，所有通道的数据几乎是同时采集，同时传递到主控PLC，SCADA采集模块与CMS服务器和监控中心相连，CMS 服务器与检测硬件相连实现数据交换，CMS服务器通过ALARM报警模块与监控中心相连；
所述SCADA采集模块上的每个子模块都连接有LED指示灯，任意一个模块损坏，都会有Led显示，现场工作人员可以直接更换模块即可，无需专业的维修人员检查判断和维修更换(风电场一般地处偏远地区，更换任意一样备件，都需要花费个、很多的人力物力，集成方案解决了这一问题)；
所述检测硬件包括通用型加速度传感器和低频加速度传感器；
所述PLC主控模块与SCADA采集模块之间采用EtherCAT通讯模式通讯；
所述PLC主控模块内CPU的频率为1.6GHz，可以实现非常盘大的数据计算。
PLC硬件的选择：针对不同的风机主控PLC硬件，我们将选取不同的PLC模块，例如倍福的硬件，我们会选用CX-5020PLC模块进行配置，由于其配置的CPU模块频率为1.6GHz，可以实现大容量的数据计算，目前的以10通道数居采集，CPU高峰时期的计算量只使用了8％左右。如果通道较少的话，可以将此模块去掉，直接将下面的振动模块挂到主控PLC上，可以减少成本的投入。
振动模块的选择：以倍福模块为例，振动模块我们选用EL3632的IEPE模块，来采集振动信号，由于使用的EtherCAT通讯模式，其所有通道可以实现同步采集，且平时的安装维护都相当简便。LED显示了其模块的运行状态。
传感器的选择：针对风力发电机的运行特点，我们使用了2种不同的传感器：通用型加速度传感器(灵敏度：100mV/g，±5％、频响范围：0.5Hz-10000Hz、工作温度范围：-55℃至+120℃)和低频加速度传感器(灵敏度：500mV/g，±5％、频响范围：0.17Hz-10000Hz、工作温度范围：-55℃至+120℃)。
软件的运行：PLC上需要运行VibraLyze Pro的Firmware软件，其会控制每个通道的采样时间，并按照程序，将振动数据与运行参数相关，将质量最好的数据通过风力发电机的SCADA网络上传到振动数据服务器上，然后通过客户端的VibraLyze Pro软件进行数据分析。可以通过PLC程序，直接读取风机的运行参数，可以有效提高振动数据的质量，并且提高故障诊断的效率。
数据传输：所有的振动数据会通过SCADA网络，传输到风电场的中控室的数据服务器上，所有的传输都是自动完成的。
数据分析：VibraLyze软件会读取服务器上的数据，进行检查，分析。
本实用新型的有益效果：第一，状态监测产品成本的削减：普通的状态监测系统市场售价在10万人民币左右，采用了集成方案后，成本可以控制在6万以内，即可以削减成本至少40％；第二，质量更加稳定：由于采用了德国成熟的工业化产品，全自动生产流水线，产品本身质量更加稳定；第三，功能更加强大：由于与风机主控集成后，可以从风机内部取得运行参数，因此CMS模块所采集的数据更加精确，它可以辨别振动发生时，风机其他位置的情况，例如变桨度数，偏航度数，发电机发电量等数据，那么结果显而易见，而传统的CMS由于无其他运行参数支持，无法 排除偏航或者变桨的振动影响；第四，处理速度更快：使用单独模块对振动进行采样，那么每个通道的采样速度会相对传统系统要快很多，集成的系统处理时间通常在20微秒内结束，而传统的硬件数据处理在3分钟左右；第五，维护更简便：由于采用模块化设计，只要是接受过短期培训的人员，都可以进行更换作业，因此，一旦系统出问题，从发现问题到问题解决，只需1个小时即可解决，而传统系统比较复杂，需要有专业知识的且需要通过专业培训的人员才可以动设备，一旦传统的系统出现问题，需要花费几天甚至几个星期的时间去处理；第六，库存更简单：每个项目只需备份相对应的模块即可，无需传统的备份几套设备。
本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.风力发电机组集成状态监测系统，包括PLC主控模块与SCADA采集模块，其特征在于：SCADA采集模块集成在PLC主控模块上，SCADA采集模块上采用插拔式连接方式连接有若干个子模块，PLC主控模块上连接有收集风机运行信息的检测硬件，PLC主控模块实现对SCADA采集模块的控制，SCADA采集模块与CMS服务器和监控中心相连，CMS服务器与检测硬件相连实现数据交换，CMS服务器通过ALARM报警模块与监控中心相连。
2.根据权利要求1中所述的风力发电机组集成状态监测系统，其特征在于：所述SCADA采集模块上的每个子模块都连接有LED指示灯。
3.根据权利要求1中所述的风力发电机组集成状态监测系统，其特征在于：所述检测硬件包括通用型加速度传感器和低频加速度传感器。
4.根据权利要求1～3中任一权利要求所述的风力发电机组集成状态监测系统，其特征在于：所述PLC主控模块与SCADA采集模块之间采用EtherCAT通讯模式通讯。
5.根据权利要求4中所述的风力发电机组集成状态监测系统，其特征在于：所述PLC主控模块内CPU的频率为1.6GHz。
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|---|---|---|---|
| CN 201320055828 CN203216722U (zh) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | 风力发电机组集成状态监测系统 |
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|---|---|---|---|
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Publications (1)
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN203216722U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105118242A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-12-02 | 国网浙江省电力公司湖州供电公司 | 一种基于scada的温湿度智能报警装置 |
| CN109425483A (zh) * | 2017-09-04 | 2019-03-05 | 锐电科技有限公司 | 基于scada和cms的风电机组运行状态评估与预测方法 |
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2013
- 2013-01-28 CN CN 201320055828 patent/CN203216722U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105118242A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-12-02 | 国网浙江省电力公司湖州供电公司 | 一种基于scada的温湿度智能报警装置 |
| CN109425483A (zh) * | 2017-09-04 | 2019-03-05 | 锐电科技有限公司 | 基于scada和cms的风电机组运行状态评估与预测方法 |
| CN109425483B (zh) * | 2017-09-04 | 2021-05-25 | 锐电科技有限公司 | 基于scada和cms的风电机组运行状态评估与预测方法 |
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