CN208918756U - 风电机组测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风电机组测试系统，包括：用于接收风电机组所在区域的实时气象信息及实时风力数据、以及风电机组的实时功率，并根据实时气象信息、实时风力数据、以及实时功率生成风电机组的功率特性的测试结果的主控制设备；与主控制设备连接的用于采集风电机组所在区域的实时气象数据，并将实时气象数据传输至主控制设备的气象数据采集设备；与风电机组连接，用于采集风电机组的实时功率，并将实时功率传输至主控制设备的功率采集设备；设置于风电机组的机舱上，用于采集风电机组的实时风力数据，并将实时风力数据传输至主控制设备的风力测试设备。本实用新型的风电机组测试系统，可以避免测试带来的经济损失，并保证准确性。

Description

风电机组测试系统

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体而言，涉及一种风电机组测试系统。

背景技术

目前，在风电场中进行风电机组的功率测试时，其数据采集系统一般为一座主测风塔和一做标定测风塔。

其中，该主测风塔设置在风电场的固定位置中。该标定测风塔则需设置在风电机组的位置上，或者设置在风电机组的附近，因此在进行风电机组的功率测试前可能需要先移走该风电机组，并进行标定测风塔的设置。

但是，通过移塔的方式测得的数据准确性满足要求，然而却带来了移动风电机组的费用及损失相应时间段内的发电量，经济损失较大；通过在被测风电机组附近设置标定测风塔，一方面会因标定测风塔与风电机组较近，引入不安全因素，另一方面其测试出的数据准确性不一定满足测试要求。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提供了一种风电机组测试系统，以避免风电机组功率测试带来的经济损失，并保证其测试数据的准确性。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种风电机组测试系统，用于测试风电机组的功率特性，包括：

用于接收风电机组所在区域的实时气象信息及实时风力数据、以及所述风电机组的实时功率，并根据所述实时气象信息、所述实时风力数据、以及所述实时功率生成所述风电机组的功率特性的测试结果的主控制设备；

与所述主控制设备连接的用于采集所述风电机组所在区域的所述实时气象数据，并将所述实时气象数据传输至所述主控制设备的气象数据采集设备；

与所述风电机组及所述主控制设备连接，用于采集所述风电机组的所述实时功率，并将所述实时功率传输至所述主控制设备的功率采集设备；

与主控制设备连接并设置于所述风电机组的机舱上，用于采集所述风电机组的所述实时风力数据，并将所述实时风力数据传输至所述主控制设备的风力测试设备。

在上述的风电机组测试系统中，还包括用于放置所述气象数据采集设备的主测风塔，所述主测风塔包括塔底座以及固定于所述塔底座上的塔体，所述塔体通过钢缆斜拉线加固。

在上述的风电机组测试系统中，所述气象数据采集设备包括：

用于采集所述主测风塔所在区域的环境气象的实时信息，并将所述实时信息转换成数字量数据的数字量传感器；

与所述数字量传感器连接，用于传输所述数字量数据，并保护所述数字量数据不受雷电干扰的第一信号防雷器；

与所述第一信号防雷器连接，用于采集所述数字量数据的数字量采集器；

用于采集所述主测风塔所在区域的环境气象的实时测试信息的模拟量传感器；

与所述模拟量传感器连接，用于传输所述实时测试信息，并保护所述实时测试信息不受雷电干扰的第二信号防雷器；

与所述第二信号防雷器连接，用于接收所述实时测试信息，并将所述实时测试信息转换为模拟量数据的信号转换器，其中，所述模拟量数据包括电压或电流；

与所述信号转换器连接，用于采集所述模拟量数据的模拟量采集器；

与所述数字量采集器和所述模拟量采集器连接，用于隔离信号干扰，并将采集的数字量数据及模拟量数据发送至所述主控制设备的光电隔离器。

在上述的风电机组测试系统中，所述数字量传感器包括风速计，所述模拟量传感器包括风向标、温度计、湿度计以及气压计，所述数字量采集器为IMC-CANSAS DI16数字量采集器，所述模拟量采集器为IMC-CANSAS SC16模拟量采集器。

在上述的风电机组测试系统中，所述功率采集设备包括：

与所述风电机组连接，用于采集所述风电机组电流出口端的电流的三相电流互感器；

与所述三相电流互感器连接，用于接收所述三相电流互感器采集的电流，根据所述三相电流互感器采集的电流计算所述风电机组的实时功率，并将计算得到的实时功率发送至所述主控制设备的功率变送器。

在上述的风电机组测试系统中，所述风力测试设备包括激光测风设备，所述激光测风设备包括：

用于采集所述风电机组的机舱前的实时风速数据以及实时风向数据的激光雷达；

与所述激光雷达连接，用于传输所述实时风速数据以及所述实时风向数据，并保护所述实时风速数据以及所述实时风向数据不受雷电干扰的信号防雷器；

与所述信号防雷器连接，用于隔离信号干扰，并将所述实时风速数据以及所述实时风向数据发送至所述主控制设备的光电隔离器。

在上述的风电机组测试系统中，所述主控制设备包括：

与所述气象数据采集设备、所述功率采集设备及所述风力测试设备连接，采集所述实时气象数据、所述实时功率以及所述实时风力数据的主数据采集器；

与所述主数据采集器连接，用于根据所述实时气象数据、所述实时功率以及所述实时风力数据生成所述风电机组功率特性测试结果的工控机；

与所述工控机连接，用于将所述风电机组功率特性测试结果传输至用户终端的无线路由器。

在上述的风电机组测试系统中，所述主数据采集器与所述风电机组连接，并实时采集所述风电机组的模拟形式的工作信息，所述主数据采集器包括IMC-CS-7008FD主数据采集器。

在上述的风电机组测试系统中，所述风电机组的模拟形式的工作信息包括发电机转速、转矩、偏航方位角和叶片桨距角。

在上述的风电机组测试系统中，所述气象数据采集设备通过CAN总线与所述主控制设备连接，所述功率采集设备通过电缆与所述主控制设备连接，所述风力测试设备通过光纤与所述主控制设备连接。

本实用新型提供一种风电机组测试系统，该风电机组测试系统包括：用于接收风电机组所在区域的实时气象信息及实时风力数据、以及所述风电机组的实时功率，并根据所述实时气象信息、所述实时风力数据、以及所述实时功率生成所述风电机组的功率特性的测试结果的主控制设备；与所述主控制设备连接的用于采集所述风电机组所在区域的所述实时气象数据，并将所述实时气象数据传输至所述主控制设备的气象数据采集设备；与所述风电机组及所述主控制设备连接，用于采集所述风电机组的所述实时功率，并将所述实时功率传输至所述主控制设备的功率采集设备；与主控制设备连接并设置于所述风电机组的机舱上，用于采集所述风电机组的所述实时风力数据，并将所述实时风力数据传输至所述主控制设备的风力测试设备。本实用新型的风电机组测试系统，在被测试风电机组的机舱上设置激光雷达代替标定测风塔进行数据的采集，可以避免因设置标定测风塔带来的经济损失，并保证其测试数据的准确性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对本实用新型范围的限定。

图1是本实用新型实施例1提供的一种风电机组测试系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2提供的一种气象数据采集设备的结构示意图；

图3是本实用新型实施例3提供的一种功率采集设备的结构示意图；

图4是本实用新型实施例4提供的一种激光测风设备的结构示意图；

图5是本实用新型实施例4提供的另一种激光测风设备的结构示意图；

图6是本实用新型实施例5提供的一种主控制设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

图1是本实用新型实施例1提供的一种风电机组测试系统的结构示意图。

该风电机组测试系统100包括：

与所述主控制设备140连接的用于采集所述风电机组所在区域的所述实时气象数据，并将所述实时气象数据传输至所述主控制设备的气象数据采集设备110。

本实用新型实施例中，风电机组也即风力发电机，包括有风轮以及发电机等部件，其中，风轮中包括有叶片、轮毂以及加固件等组成部件，叶片受风力旋转从而带动发电机头转动从而产生电能。在风电场中一般会设置多个风电机组进行风能的转化，为保证风电机组的正常运行，必须对风电机组进行功率特性的测试。风电机组的功率特性测试需要在设置风电机组的实地中获取气象数据，因此风电机组测试系统100中还包括用于放置所述气象数据采集设备的主测风塔，所述主测风塔包括塔底座以及固定于所述塔底座上的塔体，所述塔体通过钢缆斜拉线加固。可以在设置有风电机组的实地环境中选取合适的位置设置该主测风塔。其中，测风塔是一种用于测量风能参数的高耸塔架结构，例如，该塔体可以采用单根钢管、三角形桁架及四边形桁架等结构形式搭建，根据需求在塔体上设置气象数据采集设备110，并且，在风电场中可以设置有多个主测风塔。例如，该测风塔可以为30米，每隔10米设置一个气象数据采集设备110，以便更精确获取风电机组所在环境中的气象数据。

本实用新型实施例中，该气象数据采集设备110中设置有各种气象传感器，可以用于采集所在环境的风速、风向、温度、湿度以及气压等气象数据。采集后的气象数据可以通过远程通讯的方式传输至主控制设备140，以便对气象数据进行实时监控。其中，该主控制设备140可以由工作人员进行操控，调取气象数据采集设备110采集的气象数据，同时，工作人员还可以通过该主控制设备140控制气象数据采集设备110上各种传感器的开启以及关闭，以便工作人员仅需定期获取气象数据。

与所述风电机组及所述主控制设备140连接，用于采集所述风电机组的所述实时功率，并将所述实时功率传输至所述主控制设备140的功率采集设备120。

本实用新型实施例中，测试风电机组的功率特性还需获取风电机组运行的实时功率，在风电机组中设置有功率设备120获取风电机组的实时功率。具体地，该功率采集设备120可以设置在风电机组的塔筒底部，并连接该风电机组的电能输出端口，以获取风电机组的出口电能并计算其实时功率。在获取风电机组的实时功率后，该功率采集设备120还可以通过远程通信的方式传输至主控制设备140。工作人员通过功率采集设备120获取风电机组的实时功率，以及通过气象采集数据可以判断该风电机组是否处于正常运作的状态，从而做出相应的修复工作，例如，工作人员从获取的实时气象数据中可以判断出当前的气象条件符合产能，但是从实时功率中判断出风电机组不处于产能状态，则可初步判定该风电机组故障，并可安排排查，进行修复。

与主控制设备140连接并设置于所述风电机组的机舱上，用于采集所述风电机组的所述实时风力数据，并将所述实时风力数据传输至所述主控制设备140的风力测试设备130。

本实用新型实施例中，利用主测风塔的气象数据采集设备110以及风电机组的功率采集设备120可以获取风电场中风电机组的总体的功率特性测试结果，同时，还可以在每个风电机组中设置测风设备，从而获取每个风电机组的功率特性测试结果。具体地，可以在风电机组发电机的机舱上设置有风力测试设备130，利用风力测试设备130获取风电机组所受到的实时风力的数据，例如可以获取风电机组受到的风速以及风向等数据。

用于接收风电机组所在区域的实时气象信息及实时风力数据、以及所述风电机组的实时功率，并根据所述实时气象信息、所述实时风力数据、以及所述实时功率生成所述风电机组的功率特性的测试结果的主控制设备140。

本实用新型实施例中，该控制设备140可以设置在风电场的工作站中，并且可以同时连接多个气象数据采集设备110、功率采集设备120以及风力测试设备130，也即可以同时接收多台风电机组的测试数据。其中，该风电机组功率特性测试结果可以为实时的功率特性曲线图。

本实用新型实施例中，该气象数据采集设备110通过CAN总线(CANBUS，ControllerArea Network Bus，串行总线)与所述主控制设备连接140，所述功率采集设备120通过电缆与所述主控制设备140连接，所述风力测试设备130通过光纤与所述主控制设备140连接。其中，各采集设备利用不同的通信连接方式与主控制设备140连接，可以有效减少通信的干扰，实现远程传输。其中，各设备也可以使用同一种通信方式与主控制设备140连接，或组合多种通信方式，这里不做限定。

实施例2

图2是本实用新型实施例2提供的一种气象数据采集设备的结构示意图。

该气象数据采集设备200包括：

用于采集所述主测风塔所在区域的环境气象的实时信息，并将所述实时信息转换成数字量数据的数字量传感器210。

与所述数字量传感器210连接，用于传输所述数字量数据，并保护所述数字量数据不受雷电干扰的第一信号防雷器220。

与所述第一信号防雷器220连接，用于采集所述数字量数据的数字量采集器230。

用于采集所述主测风塔所在区域的环境气象的实时测试信息的模拟量传感器240。

与所述模拟量传感器240连接，用于传输所述实时测试信息，并保护所述实时测试信息不受雷电干扰的第二信号防雷器250。

与所述第二信号防雷器250连接，用于接收所述实时测试信息，并将所述实时测试信息转换为模拟量数据的信号转换器260，其中，所述模拟量数据包括电压或电流。

本实用新型实施例中，该实施测试信息包括有主测风塔所在区域环境中的风向信息、温度信息、湿度信息以及气压信息等，该模拟量传感器240可以包括有多种传感器，因此获取的信息搭载的信号均不一致，将该模拟量传感器240获取的多种信息输入信号转换器260中可以对多种信息进行信号的转换，从而转换为标准信号进行传输，例如可以同一转换为电流信号或电压信号。

与所述信号转换器260连接，用于采集所述模拟量数据的模拟量采集器270。

与所述数字量采集器230和所述模拟量采集器270连接，用于隔离信号干扰，并将采集的数字量数据及模拟量数据发送至所述主控制设备的光电隔离器280。

本实用新型实施例中，该光电隔离器280可以隔离气象数据采集设备200内部对于数字量数据及模拟量数据的信号干扰，在气象数据采集设备200的电路上把干扰源和易受干扰的数字量数据及模拟量数据隔离开来，以保证数据的准确性。

本实用新型实施例中，该数字量传感器210包括风速计，所述模拟量传感器240包括风向标、温度计、湿度计以及气压计，所述数字量采集器230为IMC-CANSAS DI16数字量采集器，所述模拟量采集器270为IMC-CANSAS SC16模拟量采集器。

本实用新型实施例中，该气象数据采集设备200还可以包括有24V电源转换器、高通滤波器以及接地保护器，其中该24V电源转换器可以连接外部电源，将外部电源转化为24V的电源，在经过高通滤波器生成24V的直流电，为气象数据采集设备200中各个装置进行供电。接地保护器以保证现场工作人员的安全，防止触电事故的发生。

实施例3

图3是本实用新型实施例3提供的一种功率采集设备的结构示意图。

该功率采集设备300包括：

与所述风电机组连接，用于采集所述风电机组电流出口端的电流的三相电流互感器310。

本实用新型实施例中，三相电流互感器310也即仪用变压器，用于将风电机组产生的高压电转换为低压电，以便后续功率的测算。同时，通过该三相电流互感器310还可以将高压电系统隔离开来，以保证下游功率变送器320的安全。

与所述三相电流互感器310连接，用于接收所述三相电流互感器310采集的电流，根据所述三相电流互感器310采集的电流计算所述风电机组的实时功率，并将计算得到的实时功率发送至所述主控制设备的功率变送器320。

本实用新型实施例中，该功率变送器320还可以为有功功率变送器和无功功率变送器的组合，将接收的电流信号转换为有功功率或无功功率，并传输至主控制设备。

本实用新型实施例中，该功率采集设备300还可以包括有24V电源转换器、高通滤波器以及防雷装置，其中该24V电源转换器可以连接外部电源，将外部电源转化为24V的电源，在经过高通滤波器生成24V的直流电，为功率采集设备300中各个装置进行供电。防雷装置以防止该功率采集设备300受到雷电的损伤。

实施例4

图4是本实用新型实施例4提供的一种激光测风设备的结构示意图。

上述风力测试设备包括激光测风设备400，所述激光测风设备400包括：

用于采集所述风电机组的机舱前的实时风速数据以及实时风向数据的激光雷达410。

本实用新型实施例中，激光雷达410即为测风激光雷达，其工作原理是利用激光收发系统对空气中的粒子散射回波信息进行采集，再通过分析计算这些测量数据，直接得到高分辨率、高精度的实时三维风场数据。

与所述激光雷达410连接，用于传输所述实时风速数据以及所述实时风向数据，并保护所述实时风速数据以及所述实时风向数据不受雷电干扰的信号防雷器420。

与所述信号防雷器420连接，用于隔离信号干扰，并将所述实时风速数据以及所述实时风向数据发送至所述主控制设备的光电隔离器430。

如图5所示，该激光测风设备400还包括：

与所述激光雷达连接，用于为所述激光雷达传输工作电能，并在停电时为所述激光雷达提供临时工作电能的不间断电源440。

本实用新型实施例中，在激光测风设备400中还可以设置有不间断电源440，该一端可以连接外部电能，另一端连接激光雷达410，为激光雷达410提供稳定和不间断的电力供应，其中，该不间断电源440在外部电能正常输入时，不间断电源440将外界电能稳压后供给激光雷达410使用，同时还向不间断电源440内部电池充电。当外部电能中断后，该不间断电源立即将电池存储的电能通过逆变器转换为合适电压的电能为该激光雷达410仅需供电。

实施例5

图6是本实用新型实施例5提供的一种主控制设备的结构示意图。

该主控制设备600包括：

与所述气象数据采集设备、所述功率采集设备及所述风力测试设备连接，采集所述实时气象数据、所述实时功率以及所述实时风力数据的主数据采集器610。

本实用新型实施例中，主数据采集器610与所述风电机组连接，并实时采集所述风电机组的模拟形式的工作信息，所述主数据采集器包括IMC-CS-7008FD主数据采集器。该风电机组的模拟形式的工作信息包括发电机转速、转矩、偏航方位角和叶片桨距角。其中，该主数据采集器610获取风电机组的模拟形式的工作信息后，还可以将该模拟形式的工作信息传输至工控机620中进行处理，并通过无线路由器630发送至用户终端，以便工作人员实时了解风电机组的运行状况。

与所述主数据采集器610连接，用于根据所述实时气象数据、所述实时功率以及所述实时风力数据生成所述风电机组功率特性测试结果的工控机620。

本实用新型实施例中，该工控机620即工业控制计算机，其内部包括有计算机主板、中央处理器、硬盘、以及内存，在接收实时气象数据、所述实时功率以及所述实时风力数据后，可以对上述数据进行分析，生成功率特性测试结果，并可以对数据以及测试结果进行存储，以便工作人员管理风电机组。

与所述工控机620连接，用于将所述风电机组功率特性测试结果传输至用户终端的无线路由器630。

本实用新型实施例中，该无线路由器630还可以连接显示器，将风电机组功率特性测试结果传输至该显示器，例如可以将功率特性曲线图传输至显示器中进行显示，以便工作人员查看相关采集数据。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风电机组测试系统，用于测试风电机组的功率特性，其特征在于，包括：

用于接收风电机组所在区域的实时气象信息及实时风力数据、以及所述风电机组的实时功率，并根据所述实时气象信息、所述实时风力数据、以及所述实时功率生成所述风电机组的功率特性的测试结果的主控制设备；

与所述主控制设备连接的用于采集所述风电机组所在区域的所述实时气象数据，并将所述实时气象数据传输至所述主控制设备的气象数据采集设备；

与所述风电机组及所述主控制设备连接，用于采集所述风电机组的所述实时功率，并将所述实时功率传输至所述主控制设备的功率采集设备；

与主控制设备连接并设置于所述风电机组的机舱上，用于采集所述风电机组的所述实时风力数据，并将所述实时风力数据传输至所述主控制设备的风力测试设备。

2.根据权利要求1所述的风电机组测试系统，其特征在于，还包括用于放置所述气象数据采集设备的主测风塔，所述主测风塔包括塔底座以及固定于所述塔底座上的塔体，所述塔体通过钢缆斜拉线加固。

3.根据权利要求2所述的风电机组测试系统，其特征在于，所述气象数据采集设备包括：

用于采集所述主测风塔所在区域的环境气象的实时信息，并将所述实时信息转换成数字量数据的数字量传感器；

与所述数字量传感器连接，用于传输所述数字量数据，并保护所述数字量数据不受雷电干扰的第一信号防雷器；

与所述第一信号防雷器连接，用于采集所述数字量数据的数字量采集器；

用于采集所述主测风塔所在区域的环境气象的实时测试信息的模拟量传感器；

与所述模拟量传感器连接，用于传输所述实时测试信息，并保护所述实时测试信息不受雷电干扰的第二信号防雷器；

与所述第二信号防雷器连接，用于接收所述实时测试信息，并将所述实时测试信息转换为模拟量数据的信号转换器，其中，所述模拟量数据包括电压或电流；

与所述信号转换器连接，用于采集所述模拟量数据的模拟量采集器；

与所述数字量采集器和所述模拟量采集器连接，用于隔离信号干扰，并将采集的数字量数据及模拟量数据发送至所述主控制设备的光电隔离器。

4.根据权利要求3所述的风电机组测试系统，其特征在于，所述数字量传感器包括风速计，所述模拟量传感器包括风向标、温度计、湿度计以及气压计，所述数字量采集器为IMC-CANSAS DI16数字量采集器，所述模拟量采集器为IMC-CANSAS SC16模拟量采集器。

5.根据权利要求1所述的风电机组测试系统，其特征在于，所述功率采集设备包括：

与所述风电机组连接，用于采集所述风电机组电流出口端的电流的三相电流互感器；

与所述三相电流互感器连接，用于接收所述三相电流互感器采集的电流，根据所述三相电流互感器采集的电流计算所述风电机组的实时功率，并将计算得到的实时功率发送至所述主控制设备的功率变送器。

6.根据权利要求1所述的风电机组测试系统，其特征在于，所述风力测试设备包括激光测风设备，所述激光测风设备包括：

用于采集所述风电机组的机舱前的实时风速数据以及实时风向数据的激光雷达；

与所述激光雷达连接，用于传输所述实时风速数据以及所述实时风向数据，并保护所述实时风速数据以及所述实时风向数据不受雷电干扰的信号防雷器；

与所述信号防雷器连接，用于隔离信号干扰，并将所述实时风速数据以及所述实时风向数据发送至所述主控制设备的光电隔离器。

7.根据权利要求1所述的风电机组测试系统，其特征在于，所述主控制设备包括：

与所述气象数据采集设备、所述功率采集设备及所述风力测试设备连接，采集所述实时气象数据、所述实时功率以及所述实时风力数据的主数据采集器；

与所述主数据采集器连接，用于根据所述实时气象数据、所述实时功率以及所述实时风力数据生成所述风电机组功率特性测试结果的工控机；

与所述工控机连接，用于将所述风电机组功率特性测试结果传输至用户终端的无线路由器。

8.根据权利要求7所述的风电机组测试系统，其特征在于，所述主数据采集器与所述风电机组连接，并实时采集所述风电机组的模拟形式的工作信息，所述主数据采集器包括IMC-CS-7008FD主数据采集器。

9.根据权利要求8所述的风电机组测试系统，其特征在于，所述风电机组的模拟形式的工作信息包括发电机转速、转矩、偏航方位角和叶片桨距角。

10.根据权利要求1至9任一项所述的风电机组测试系统，其特征在于，所述气象数据采集设备通过CAN总线与所述主控制设备连接，所述功率采集设备通过电缆与所述主控制设备连接，所述风力测试设备通过光纤与所述主控制设备连接。