CN206848736U - 一种风力发电远程在线监控系统装置 - Google Patents
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Abstract
一种风力发电远程在线监控系统装置：包括风电场机组侧数据采集系统装置，数据通信系统，监测中心和远程监控中心。风电场机组侧数据采集系统装置主要包括现场环境的风速风向采集，机舱振动采集，风力发电机电缆角度测量，实时环境温度采集，机组运行中叶轮转速采集，电网及机组三相电压电流采集，本实用新型提供一种风力发电远程在线监控系统装置，能够远程在线监测风力发电机组运行状态，做到提前预警，及时消除安全隐患，结构简单，通用性好，不仅给工作人员带来了极大的方便，而且对电网安全运行提供了极大的保障。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，一种风力发电远程在线监控系统装置。
背景技术
随着风力发电行业技术以及配套产业链的日渐成熟，其成本日渐降低，已开始逐渐接近火电水电等常规能源发电成本，在与太阳能、海洋能以及生物质能等其他可再生能源的比拼中顺利脱颖而出，成为日后最具有大的规模开发前景的可再生能源。风力发电资源是目前来看新能源中最具由开发利用前景、同时也是技术发展阶段相对最成熟的一种绿色可再生能源，很多国家先后制定施行了适合本国的发电发展规划以及相关的行业鼓励政策，以便加快风电技术的改进还有风力发电规模的不断开拓。虽然国家的政策支持带来了风力发电产业的迅速发展，但随之而来的各项国家及电网行业的规程制度对风电场的管理维护水平要求也越来越高。随着风力发电机组的研发生产技术的不断革新，风力发电产业链不断融合带来的产能及效率的提高，国内的风电场企业从单电厂、单型号机组模式迅速发展转化成大单体或跨区域、多机组型号模式风电企业的进程，大型风电场已经越来越普遍，甚至出现同时拥有数千台风力发电机组，横跨大半个中国的超级巨无霸风电企业。这种迅猛而来的变化趋势使得风力发电的管理难度大幅度提高，而现有的风电场监控模式已经开始变得渐渐不能满足要求了，发电企业实时监测的各项运行数据也越来越复杂，同时跨区管理的监控需求也日渐迫切，风电场必须通过架设远程监控系统，场内中央监控等监控所有数据，才能做到提前预防，确保风电场能够安全稳定高效的运行。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种风力发电远程在线监控系统装置，能够远程在线监测风力发电机组运行状态，做到提前预警，及时消除安全隐患，结构简单，通用性好，不仅给工作人员带来了极大的方便，而且对电网安全运行提供了极大的保障。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种风力发电远程在线监控系统装置，它包括风电场机组侧数据采集系统，数据通信系统，监测中心和远程监控中心，风电场机组侧数据采集系统上面安装有机械旋转风速仪和尾驼式机械旋转风向标、加速度传感器、偏航位置传感器、温度电阻、接近开关、霍尔磁平衡式电压互感器、LEM霍尔电流互感器、热敏电阻，数据通信系统包括无线Zigbee通讯和光纤通讯，远程监控中心主要包含报警系统和远程控制系统，风速采集采用转杯式机械旋转风速仪测量，所述转杯式机械旋转风速仪安装在风机转轴上，并且在风速仪的上方安装有避雷装置。
所述风向采集采用尾鸵式机械旋转风向标测量，所述尾鸵式机械旋转风向标安装至少1个。
所述机组运行中叶轮转速采集通过接近开关来测量。
所述机组三相电压采集采用霍尔磁平衡式电压互感器测量。
所述发电机轴承温度及发电机绕组温度和机舱内重要设备运行温度采集采用热敏电阻进行测量；热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化。
所述报警系统为声光报警装置。
所述转杯式机械旋转风速仪由一个需要提供24V电源的位于固定部分的光耦合器，外加其他的电子电路和另一不固定部分组成，不固定部分随着风的作用而转动；所述风速计还自带加热系统防止电子元件受冻；
所述尾鸵式机械旋转风向标测量范围广，可在0~360°范围内旋转，精确度高；
所述机舱振动采集采用加速度芯片ADXL322搭建的专用加速度传感器测量，通过ADXL322芯片来测量机组当前的振动加速度值，一旦传感器测定到的振动加速度值超过限定值，机组立即执行相应的保护流程，速度快，精确可靠；
所述偏航位置传感器具有优秀的抗腐蚀。抗风沙，抗低温性能，传感器机身材料采用为镍锌合金，具有很好的防护安全性，能保证偏航系统的正常工作；
所述温度电阻Pt100是一种具有广泛应用前景的全数字化Pt100热电阻采集模块，Pt热电阻采集模块可接两线制、三线制、四线制，当采用三线四线时，模块可对线阻进行有效地补偿，使电缆的长度不影响采集进度，该模块在环境监控系统获得广泛的应用，具有极优的性价比，检测精度高；
所述接近开关的定位精度比较高，使用寿命较长，抗干扰能力强，具有防水防震耐腐蚀等优点，广泛适用于自动控制系统；
所述电网及机组三相电压采集采用霍尔磁平衡式电压互感器测量，所述霍尔磁平衡式传感器具有非接触、响应时间快、性价比高等特点；所述LEM的霍尔电流互感器采用的是基于闭环磁平衡原理的一款霍尔电流传感器，能够测量直流、交流、脉冲以及各种不规则电流等，使用方便，精度高，低功耗，具有很强的电流过载能力；
所述热敏电阻配合继电器一起使用，当热敏电阻监测继电器检测到串接在其检测端的电流减小到一定程度时，热敏电阻监测继电器失电动作切断给用电设备的供电，起到保护作用；当电路排出故障后，热敏电阻的阻值就会迅速恢复到原来的阻值水平，热敏电阻无需更换可以继续使用；
所述短距离通讯采用Zigbee通讯是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，是一种短距离，低功耗的无线通信技术，具有低复杂度，自组织，低数据速率，低成本等优点；所述光纤通讯具有通讯容量大，保密性能好，传输速度快等优点，适用于远程传输；
所述远程监控中心主要通过上位机进行操作，所述上位机可以实现风力发电机场现场监测数据信息显示、分析、统计与处理，及时产生告警信息。
所述报警装置为声光报警装置外壳采用全不锈钢壳体，灯壳抗冲击能力强，180清晰度可视超高度LED发光管，配备超强蜂鸣器，具有工作稳定，使用寿命长，功耗低，不受污染物和水的影响等特点。
采用上述结构，本实用新型提供一种风力发电远程在线监控系统装置，通过风电场机组侧数据采集系统实时采集风力发电机组运行数据及环境等数据，通过数据通信系统即将采集的数据传输给监测中心，经过监测中心分析综合对比，如果检测数据超出阈值，数据通信系统就会将检测结果传输给远程监控中心，触动报警装置报警。远程监控中心就会发出控制信号控制监测中心采取制动措施，恢复风电场现场装置正常运行。本实用新型提供一种风力发电远程在线监控系统装置，能够远程在线监测风力发电机组运行状态，做到提前预警，及时消除安全隐患，结构简单，通用性好，不仅给工作人员带来了极大的方便，而且对电网安全运行提供了极大的保障。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型结构示意图；
其中：风电场机组侧数据采集系统1；数据通信系统2；监测中心3；远程监控中心4；机械旋转风速仪5；尾驼式机械旋转风向标6；加速度传感器7；偏航位置传感器8；温度电阻9；接近开关10；霍尔磁平衡式电压互感器11；LEM霍尔电流互感器12；热敏电阻13；无线Zigbee通讯14；和光纤通讯15；报警系统16；声光报警装置17。
具体实施方式
如图1所示，一种风力发电远程在线监控系统装置，其特征在于：一种风力发电远程在线监控系统装置：包括风电场机组侧数据采集系统装置，数据通信系统，监测中心和远程监控中心。风电场机组侧数据采集系统装置主要包括现场环境的风速风向采集，机舱振动采集，风力发电机电缆角度测量，实时环境温度采集，机组运行中叶轮转速采集，电网及机组三相电压电流采集，发电机轴承温度及发电机绕组温度采集，机舱内重要设备运行温度采集。数据通信系统主要短距离通讯和远程通讯。监测中心主要是对风电场发电机组进行实时监控。远程监控中心主要包含报警系统和远程控制系统。报警系统主要是当监测中心发现检测数据超出系统设定的阈值即刻发生报警。远程控制系统主要是通过监测中心的数据对风电场进行远程控制，当系统收到控制命令时，就会相应作出一系列动作控制机组状态。
所述转杯式机械旋转风速仪由一个需要提供24V电源的位于固定部分的光耦合器，外加其他的电子电路和另一不固定部分组成，不固定部分随着风的作用而转动；所述风速计还自带加热系统防止电子元件受冻；
所述尾鸵式机械旋转风向标测量范围广，可在0~360°范围内旋转，精确度高；
所述机舱振动采集采用加速度芯片ADXL322搭建的专用加速度传感器测量，通过ADXL322芯片来测量机组当前的振动加速度值，一旦传感器测定到的振动加速度值超过限定值，机组立即执行相应的保护流程，速度快，精确可靠；
所述偏航位置传感器具有优秀的抗腐蚀。抗风沙，抗低温性能，传感器机身材料采用为镍锌合金，具有很好的防护安全性，能保证偏航系统的正常工作；
所述温度电阻Pt100是一种具有广泛应用前景的全数字化Pt100热电阻采集模块，Pt热电阻采集模块可接两线制、三线制、四线制，当采用三线四线时，模块可对线阻进行有效地补偿，使电缆的长度不影响采集进度，该模块在环境监控系统获得广泛的应用，具有极优的性价比，检测精度高；
所述接近开关的定位精度比较高，使用寿命较长，抗干扰能力强，具有防水防震耐腐蚀等优点，广泛适用于自动控制系统；
所述电网及机组三相电压采集采用霍尔磁平衡式电压互感器测量，所述霍尔磁平衡式传感器具有非接触、响应时间快、性价比高等特点；所述LEM的霍尔电流互感器采用的是基于闭环磁平衡原理的一款霍尔电流传感器，能够测量直流、交流、脉冲以及各种不规则电流等，使用方便，精度高，低功耗，具有很强的电流过载能力；
所述热敏电阻配合继电器一起使用，当热敏电阻监测继电器检测到串接在其检测端的电流减小到一定程度时，热敏电阻监测继电器失电动作切断给用电设备的供电，起到保护作用；当电路排出故障后，热敏电阻的阻值就会迅速恢复到原来的阻值水平，热敏电阻无需更换可以继续使用；
所述短距离通讯采用Zigbee通讯是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，是一种短距离，低功耗的无线通信技术，具有低复杂度，自组织，低数据速率，低成本等优点；所述光纤通讯具有通讯容量大，保密性能好，传输速度快等优点，适用于远程传输；
所述远程监控中心主要通过上位机进行操作，所述上位机可以实现风力发电机场现场监测数据信息显示、分析、统计与处理，及时产生告警信息。
所述报警装置为声光报警装置外壳采用全不锈钢壳体，灯壳抗冲击能力强，180清晰度可视超高度LED发光管，配备超强蜂鸣器，具有工作稳定，使用寿命长，功耗低，不受污染物和水的影响等特点。
上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种风力发电远程在线监控系统装置，其特征在于，它包括风电场机组侧数据采集系统（1），数据通信系统（2），监测中心（3）和远程监控中心（4），风电场机组侧数据采集系统（1）上面安装有机械旋转风速仪（5）和尾驼式机械旋转风向标（6）、加速度传感器（7）、偏航位置传感器（8）、温度电阻（9）、接近开关（10）、霍尔磁平衡式电压互感器（11）、LEM霍尔电流互感器（12）、热敏电阻（13），数据通信系统（2）包括无线Zigbee通讯(14)和光纤通讯（15），远程监控中心（4）主要包含报警系统（16）和远程控制系统，风速采集采用转杯式机械旋转风速仪（5）测量，所述转杯式机械旋转风速仪（5）安装在风机转轴上，并且在风速仪的上方安装有避雷装置。
2.根据权利要求1所述一种风力发电远程在线监控系统装置，其特征在于：所述风向采集采用尾鸵式机械旋转风向标（6）测量，所述尾鸵式机械旋转风向标（6）安装至少1个。
3.根据权利要求1所述一种风力发电远程在线监控系统装置，其特征在于：所述机组运行中叶轮转速采集通过接近开关（10）来测量。
4.根据权利要求1所述一种风力发电远程在线监控系统装置，其特征在于：所述机组三相电压采集采用霍尔磁平衡式电压互感器（11）测量。
5.根据权利要求1所述一种风力发电远程在线监控系统装置，其特征在于：所述发电机轴承温度及发电机绕组温度和机舱内重要设备运行温度采集采用热敏电阻（13）进行测量；所述热敏电阻（13）由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化。
6.根据权利要求1所述一种风力发电远程在线监控系统装置，其特征在于：所述报警系统（16）为声光报警装置（17）。
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|---|---|---|---|---|
| CN110398786A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-11-01 | 中国水产科学研究院南海水产研究所 | 一种渔业防台防汛抗旱抗灾的预警系统及方法 |
| CN113654587A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-11-16 | 上海电机学院 | 一种风电场环境数据监测装置 |
| CN113669216A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-11-19 | 长春理工大学 | 非接触式风力发电机的监测装置及监测方法 |
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