CN207212594U - 一种风电机组叶片雷电流监测系统 - Google Patents

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吴楠
麻志鹏
熊秀
范晓宇
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Abstract

本实用新型公开了一种风电机组叶片雷电流监测系统，相互连接的雷电流传感器和雷电流分析仪，雷电流分析仪依次与信号转换器、监控中心连接。本实用新型一种风电机组叶片雷电流监测系统，告警风电机组叶片遭受雷击的确切部位；自动记录风电机组叶片雷击次数、雷击时间、雷电流峰值；具备雷击信息的实时在线查询功能；信号转换器和监控中心采用以太网通信传输，可以减少线路传输过程中的电磁干扰，实现远程监测，降低了风电机组的维护成本。

Description

一种风电机组叶片雷电流监测系统
技术领域
本实用新型属于雷电流监测装置技术领域，具体涉及一种风电机组叶片雷电流监测系统。
背景技术
风电机组叶片架设高度高，覆盖范围广，易受雷击，据统计，雷击引起的风电机组叶片年故障率约为5％，因此，做好风电机组叶片的防雷工作已刻不容缓。雷电冲击电流监测是风电机组叶片防雷工作的重点，主要内容包括实时检测叶片遭受雷击的雷电流峰值、时间、次数、确切位置和监测数据的在线通信。通过记录雷电流峰值数据，可以获得雷电流峰值的分布规律。通过对雷电流的时间特性的测量，可以获得雷电流冲击速度，这些都为风电机组叶片的防雷优化设计提供依据；通过在线通信的方式，可以实现用户远程监测，降低风电机组的维护成本。
目前，主要研究技术是采用雷电记录卡检测雷电流的峰值。使用这种方法进行雷电流峰值监测存在的缺点也很明显。
1.雷电流记录卡不能反馈叶片遭雷击的确切位置，只有当叶片损坏，维护人员才能确定损害的确切位置。
2.雷电记录卡只能记录多次雷击的最大值，不能记录单次雷击的雷电流峰值、雷击时间、雷击次数等数据。
3.雷电流记录卡监测的雷电流数据不可实时在线查询。
因此，有必要提出一种风电机组叶片雷电流监测系统，能实时检测雷击发生的时刻、雷电流峰值和次数，同时可对检测数据进行在线查询。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种风电机组叶片雷电流监测系统，能实时检测雷击发生的时刻、雷电流峰值和次数，并可在线查询监测数据。
本实用新型所采用的技术方案是，一种风电机组叶片雷电流监测系统，相互连接的雷电流传感器和雷电流分析仪，雷电流分析仪依次与信号转换器、监控中心连接。
本实用新型的特点还在于：
雷电流分析仪包括微处理器a，微处理器a分别与比较器模块、温度传感器、精密全波整流模块、时钟模块、射频收发模块a连接，精密全波整流模块与自积分模块连接，自积分模块与雷电流传感器连接，射频收发模块a与信号转换器连接。
信号转换器包括微处理器b，微处理器b分别与SD卡模块、RS485串口模块、RS232串口模块、以太网模块、USB2.0模块、射频收发模块b、EEPROM模块、SRAM模块、FLASH模块连接，射频收发模块b与雷电流分析仪连接，以太网模块与监控中心连接。
雷电流分析仪与信号转换器之间通过无线通信。
信号转换器与监控中心通过以太网进行通信。
雷电流传感器是基于Rogowski线圈的电流互感器，分别套装在风电机组叶片内部引下线的基部。
本实用新型的有益效果是：本实用新型一种风电机组叶片雷电流监测系统，告警风电机组叶片遭受雷击的确切部位；自动记录风电机组叶片雷击次数、雷击时间、雷电流峰值；具备雷击信息的实时在线查询功能；信号转换器和监控中心采用以太网通信传输，可以减少线路传输过程中的电磁干扰，实现远程监测，降低了风电机组的维护成本。
附图说明
图1是本实用新型雷电流监测系统的结构示意图；
图2是本实用新型雷电流监测系统中雷电流分析仪的结构示意图；
图3是本实用新型雷电流监测系统中信号转换器的结构示意图。
图中，1.雷电流传感器，
2.雷电流分析仪，2-1.微处理器a，2-2.比较器模块，2-3.温度传感器，2-4.精密全波整流模块，2-5.时钟模块，2-6.射频收发模块a，2-7.自积分模块，
3.信号转换器，3-1.微处理器b，3-2.SD卡模块，3-3.RS485串口模块，3-4.RS232串口模块，3-5.以太网模块，3-6.USB2.0模块，3-7.射频收发模块b，3-8.EEPROM模块，3-9.SRAM模块，3-10.FLASH模块，
4.监控中心。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型一种风电机组叶片雷电流监测系统，如图1所示，相互连接的雷电流传感器1和雷电流分析仪2，雷电流分析仪2依次与信号转换器3、监控中心4连接，雷电流分析仪2与信号转换器3之间通过无线通信；信号转换器3与监控中心4通过以太网进行通信。
如图2所示，雷电流分析仪2包括微处理器a2-1，微处理器a2-1分别与比较器模块2-2、温度传感器2-3、精密全波整流模块2-4、时钟模块2-5、射频收发模块a2-6连接，精密全波整流模块2-4与自积分模块2-7连接，自积分模块2-7与雷电流传感器1连接，射频收发模块a2-6与信号转换器3连接。
微处理器a2-1采用MSP430F235微处理器。
温度传感器2-3采用DS18B20温度感应电路。
时钟模块2-5采用DS1302时钟电路。
精密全波整流模块2-4采用TL062D精密全波整流电路。
射频收发模块a2-6采用WSN-03射频收发模块。
如图3所示，信号转换器3包括微处理器b3-1，微处理器b3-1分别与SD卡模块3-2、RS485串口模块3-3、RS232串口模块3-4、以太网模块3-5、USB2.0模块3-6、射频收发模块b3-7、EEPROM模块3-8、SRAM模块3-9、FLASH模块3-10连接，射频收发模块b3-7与雷电流分析仪2连接，以太网模块3-5与监控中心4连接。
微处理器b3-1采用STM32F407微处理器。
射频收发模块b3-7采用WSN-03射频收发模块。
使用时，雷电流传感器1耦合设置在风电机组叶片的引下线根部，雷电流分析仪2安装在风机轮毂内部，信号转换器3安装在风机机舱内部，监测中心4PC机与信号转换器3建立通信。
本实用新型一种风电机组叶片雷电流监测系统，采用基于Rogowski线圈的雷电流传感器1，该传感器能够时时检测感应电流的强度大小，通过后续积分、精密全波整流处理，得到高速瞬时雷电流电压波形信号。再通过高速AD采样得到电压值时时数字数据。再将雷电流电压数据通过射频无线通信方式传输到信号转换器3中，信号转换器3将雷电流电压数据进行通信协议转换，再将转换后的数据通过以太网传输到监控中心4，在监控中心4中可以通过数据观察雷电波形变化情况。

Claims (5)

1.一种风电机组叶片雷电流监测系统，其特征在于，相互连接的雷电流传感器(1)和雷电流分析仪(2)，雷电流分析仪(2)依次与信号转换器(3)、监控中心(4)连接；
所述雷电流分析仪(2)包括微处理器a(2-1)，微处理器a(2-1)分别与比较器模块(2-2)、温度传感器(2-3)、精密全波整流模块(2-4)、时钟模块(2-5)、射频收发模块a(2-6)连接，精密全波整流模块(2-4)与自积分模块(2-7)连接，自积分模块(2-7)与所述雷电流传感器(1)连接，射频收发模块a(2-6)与所述信号转换器(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种风电机组叶片雷电流监测系统，其特征在于，所述信号转换器(3)包括微处理器b(3-1)，微处理器b(3-1)分别与SD卡模块(3-2)、RS485串口模块(3-3)、RS232串口模块(3-4)、以太网模块(3-5)、USB2.0模块(3-6)、射频收发模块b(3-7)、EEPROM模块(3-8)、SRAM模块(3-9)、FLASH模块(3-10)连接，射频收发模块b(3-7)与所述雷电流分析仪(2)连接，以太网模块(3-5)与所述监控中心(4)连接。
3.根据权利要求1所述的一种风电机组叶片雷电流监测系统，其特征在于，所述雷电流分析仪(2)与信号转换器(3)之间通过无线通信。
4.根据权利要求1所述的一种风电机组叶片雷电流监测系统，其特征在于，所述信号转换器(3)与监控中心(4)通过以太网进行通信。
5.根据权利要求1所述的一种风电机组叶片雷电流监测系统，其特征在于，所述雷电流传感器(1)是基于Rogowski线圈的电流互感器，分别套装在风电机组叶片内部引下线的基部。
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