CN208686524U - 一种风力发电机组雷电在线监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机组雷电在线监测设备，包括中央处理模块、雷电流传感器、雷电数据发送模块、UPS模块、本机显示模块、防雷器状态无线接收模块，雷电流传感器、雷电数据发送模块、UPS模块、本机显示模块、防雷器状态无线接收模块均连接中央处理模块；所述风力发电机组包括三个叶片，每个叶片均设有引下线，雷电流传感器共有三个，分别安装在风力发电机组三个叶片的引下线处，三个雷电流传感器均连接中央处理模块。本实用新型能够监测风机遭受雷击的雷击次数、雷击峰值、雷击极性、雷击波形、以及风力发电机组各处防雷器的工作状态，有针对性的排除雷击安全隐患，节约风力发现现场运维成本，提高了工作效率。

Description

一种风力发电机组雷电在线监测设备

技术领域

本实用新型涉及一种雷电电流监测设备，特别是涉及一种风力发电机组的雷电流监测设备。

背景技术

当前风能是最具备规模开发条件的可再生洁净能源，风能发电为人与自然和谐发展提供了基础。由于风力发电机组是在自然环境下工作的，不可避免的会受到自然灾害的影响。由于现代科学技术的迅猛发展，风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径也随之增高，相对的也增加了被雷击的风险，雷击成了自然界中对风力发电机组安全运行危害最大的一种灾害。雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。

雷电是自然界经常发生的一种大气放电现象，它对电力系统的运行造成重大的影响。风力发电机组的雷击是风电行业中最具有威胁的气象灾害问题，每年因雷击造成的风力发电机组损坏占总装机的 10％左右。现有的技术是在风力发电机组的叶片上安装雷击记录卡对机组的叶片雷电流进行峰值记录，但是由于采用的是 IC 卡的峰值记录方式，容易造成 IC 卡的消磁或者数据冲刷，使 IC 卡只能记录最后一次雷电流，并且数据读取的准确度不高，记录雷击时间误差大。遭受若干次直雷击或感应雷之后，风力发电机组各处的防雷器安全保护性能有所下降，甚至已经直接失效。如果运维人员未能及时巡检和更换将会导致整机防雷失效等其他严重后果。然而采取人工巡检排查的方式周期长、准确性差、费用高。由此可见，设计一种能够在线监测风力发电机组遭受雷击的各项雷电数据以及安装在各处的防雷器状态的雷电在线监测设备是十分重要的，实属当前领域的重要研究课题之一。

现有技术中，申请号为CN201720775946.4的实用新型公开一种输电线路雷电流在线监测装置，包括监测前端与监测后台；监测前端由数据采集模块、数据处理模块和数据传输模块；数据采集模块的输出端通过数据处理模块连接数据传输模块；数据传输模块连接监测后台；数据采集模块包括雷电流传感器、信号调理电路、模数转换电路和FPGA；雷电流传感器的输出端依次经过信号调理电路和模数转换电路连接FPGA，FPGA连接存储器和GPS。申请号为CN201510050286.9的发明专利申请公开了一种雷电流波形在线监测系统，包括雷电流传感器、过压/过流保护电路、前端衰减放大电路、触发控制电路、高速采样数据缓存、高速时钟、高速处理器、数据存储器、自动量程转换及参数测量单元、波形显示、键盘系统、浪涌保护器SPD带遥信口、遥信采集电路、远程PC机、PC通信电路、电源适配器、供电电路以及备电电池。雷电流传感器的信号输出依次经过过压/过流保护电路、前端衰减放大电路、高速采样数据缓存、高速处理器，高速处理器还与数据存储器、自动量程转换及参数测量单元、图形显示系统连接。以上现有技术，均有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种风力发电机组雷电在线监测设备，能进一步减少雷电对风力发电机组造成的损失。

本实用新型的技术方案是：一种风力发电机组雷电在线监测设备，包括中央处理模块、雷电流传感器、雷电数据发送模块、UPS模块、本机显示模块、防雷器状态无线接收模块，所述雷电流传感器、雷电数据发送模块、UPS模块、本机显示模块、防雷器状态无线接收模块均连接中央处理模块；所述风力发电机组包括三个叶片，每个叶片均设有引下线，雷电流传感器共有三个，分别安装在风力发电机组三个叶片的引下线处，三个雷电流传感器均连接中央处理模块。

中央处理模块包括连接雷电流传感器的AD采集器、连接AD采集器的滤波器、连接滤波器的中央处理器、连接中央处理器的存储器。

雷电流传感器包括罗氏线圈、连接罗氏线圈的积分器、连接积分器的衰减器。

防雷器状态无线接收模块包括无线接收模块、连接无线接收模块的天线一。

雷电数据发送模块包括无线发送模块、连接无线发送模块的天线二。

本机显示模块连接UPS模块。

所述的风力发电机组雷电在线监测设备还包括防雷器、连接防雷器的防雷器状态无线发射模块，防雷器状态无线发射模块与防雷器状态无线接收模块通过无线方式连接。

所述的风力发电机组雷电在线监测设备还包括雷电数据接收模块和连接雷电数据接收模块的监控屏幕，雷电数据接收模块与雷电数据发送模块通过无线方式连接。

本实用新型能够直观反映风力发电机组遭受雷击的雷击峰值、雷击极性、雷击波形、雷击发生时间、雷击发生地点、风力发电机组防雷器的状态能性能。相关工作人员可以根据后台监控反应情况快速、准确的对风力发电机组进行维护，以实现节约风力发电机组的运维成本，进一步减少雷电对风力发电机组造成的损失。本实用新型能够远程监测风机遭受雷击的雷击次数、雷击峰值、雷击极性、雷击波形、以及风力发电机组各处防雷器的工作状态，有针对性的排除雷击安全隐患，节约风力发现现场运维成本，提高了工作效率。

附图说明

图1是风力发电机组雷电在线监测设备组成示意图；

图2是中央处理模块示意图；

图3是雷电流传感器示意图；

图4是防雷器状态无线接收模块示意图；

图5是雷电数据发送模块示意图；

附图标记说明：中央处理模块1、雷电流传感器2、防雷器状态无线接收模块3、雷电数据发送模块4、UPS模块5、本机显示模块6、AD采集器7、滤波器8、中央处理器9、存储器10、罗氏线圈11、积分器12、衰减器13、无线接收模块14、天线一15、无线发送模块16、天线二17、防雷器状态无线发射模块18、雷电数据接收模块19。

具体实施方式

请参考图1至图5，一种风力发电机组雷电在线监测设备，包括中央处理模块1、雷电流传感器2、防雷器状态无线接收模块3、雷电数据发送模块4、UPS模块5、本机显示模块6。风力发电机组雷电在线监测设备还可以包括防雷器、防雷器状态无线发射模块18、雷电数据接收模块19和监控屏幕。防雷器和防雷器状态无线发射模块均设置在防雷器安装处。后台监控主要包括雷电数据接收模块和监控屏幕。

如图2所示，中央处理模块1包括AD采集器7、滤波器8、中央处理器9、存储器10。AD采集器7接收到雷电流传感器2的雷电流感应模拟量数据转换成12位的数据量并发送给滤波器8，滤波器8将AD采集器7中的噪声和干扰滤除并发送给中央处理模块1，中央处理模块1通过算法处理得到风机遭受雷击的峰值、极性、波形、发生时间、发生地点等参数；中央处理模块1接收到防雷器状态无线接收模块的数据通过算法处理得到安装在风力发电机组各处防雷器的工作状态（是否工作）、漏电流（工作性能）、环境温度等参数。中央处理模块1会把接收到的雷电流参数、防雷器状态等参数统一发送至本地显示模块6和雷电数据发送模块4。中央处理模块可以采用非涉及计算机程序的中央控制装置。中央处理模块能够接收雷电流传感器、防雷器状态无线接收装置发送的信号。

如图3所示，雷电流传感器2包括罗氏线圈11、积分器12、衰减器13。雷电流传感器2共有三个，分别安装在风力发电机组3个叶片的引下线处，负责采集风机遭受雷击时的雷击数据，并发送至中央处理模块。当风力发电机组遭受直击雷或者感应雷时雷电流传感器能够测量出雷电流的峰值、极性、波形数据、发生时间、发生地点。

如图4所示，防雷器状态无线接收模块3包括无线接收模块14、天线一15。防雷器状态无线接收模块3负责接收防雷器安装处的防雷器状态无线发射模块18的数据，接收的数据内容包括防雷器的工作状态、漏电流大小、温度等参数。并把以上数据发送给中央处理模块1。防雷器状态无线接收模块能够接收防雷器安装处的防雷器遭受雷击前后的工作状态以及产品性能。

如图5所示，雷电数据发送模块4包括无线发送模块16、天线二17。雷电数据发送模块4负责将接收来自中央处理模块1的统一数据发送至雷电数据接收模块19，再发送至监控屏幕实现后台监控。

UPS模块5与中央处理模块1、本机显示模块6相连接。UPS模块5负责给中央处理模块1、本机显示模块6不间断提供电源。

本机显示模块6接收来及中央处理模块1的综合数据，本机显示模块6能够直观的显示风力发电机组遭受雷击的峰值、极性、波形、发生时间、发生地点，以及安装在风力发电机组各处防雷器的工作状态（是否工作）、漏电流（工作性能）、环境温度等参数。本机显示模块能够显示中央处理模块处理后的遭受雷击后的状态。

本实用新型能够远程监测风机遭受雷击的雷击次数、雷击峰值、雷击极性、雷击波形、以及风力发电机组各处防雷器的工作状态。

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

Claims (8)

1.一种风力发电机组雷电在线监测设备，包括中央处理模块、雷电流传感器、雷电数据发送模块、UPS模块、本机显示模块；其特征是，还包括防雷器状态无线接收模块，所述雷电流传感器、雷电数据发送模块、UPS模块、本机显示模块、防雷器状态无线接收模块均连接中央处理模块；所述风力发电机组包括三个叶片，每个叶片均设有引下线，雷电流传感器共有三个，分别安装在风力发电机组三个叶片的引下线处，三个雷电流传感器均连接中央处理模块。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组雷电在线监测设备，其特征是，中央处理模块包括连接雷电流传感器的AD采集器、连接AD采集器的滤波器、连接滤波器的中央处理器、连接中央处理器的存储器。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组雷电在线监测设备，其特征是，雷电流传感器包括罗氏线圈、连接罗氏线圈的积分器、连接积分器的衰减器。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组雷电在线监测设备，其特征是，防雷器状态无线接收模块包括无线接收模块、连接无线接收模块的天线一。

5.根据权利要求1所述的风力发电机组雷电在线监测设备，其特征是，雷电数据发送模块包括无线发送模块、连接无线发送模块的天线二。

6.根据权利要求1所述的风力发电机组雷电在线监测设备，其特征是，本机显示模块连接UPS模块。

7.根据权利要求1所述的风力发电机组雷电在线监测设备，其特征是，还包括防雷器、连接防雷器的防雷器状态无线发射模块，防雷器状态无线发射模块与防雷器状态无线接收模块通过无线方式连接。

8.根据权利要求1所述的风力发电机组雷电在线监测设备，其特征是，还包括雷电数据接收模块和连接雷电数据接收模块的监控屏幕，雷电数据接收模块与雷电数据发送模块通过无线方式连接。