CN215719249U - 一种用于风力发电机避雷线测试的监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于风力发电机避雷线测试的监测系统，其中，电源模块与处理模块电性连接，定位模块用于对风机进行定位和标记，监测模块用于采集风机位置的环境参数，处理模块用于接收定位模块和监测模块传输的监测数据，数据存储模块用于接收和储存处理模块传输的监测数据，数据传输模块用于实现处理模块与定位模块、监测模块和数据存储模块之间的数据传输。本实用新型提供的监测系统，能够用于多重校正行波检测中的检测误差，为风机故障诊断提供统计基础，从而能够明显提高避雷线检测的精度和检测效率，并降低费用。并且，各模块之间均采用无线通信方式，便于操作的同时有利于系统的组合，可以为不同应用需求提供各种检测方案。

Description

一种用于风力发电机避雷线测试的监测系统

技术领域

本实用新型涉及风力发电机检测技术领域，具体涉及一种用于风力发电机避雷线测试的监测系统。

背景技术

根据《防雷装置安全检测技术规范》(GB/T21431-2008)要求，避雷装置每年至少检查1次，保障避雷线路的有效性。风机桨叶避雷线属风机避雷装置中的引下线部分，负责将雷电能量转移至地下。若避雷线线路不通畅，风机运行时遭受雷击会引起机械系统或是电气系统的局部故障，严重时会造成叶片炸裂、起火等事故，并导致较长的停工时间，严重影响生产效率。风电机组的防雷装置除保证其在雷雨季节的安全稳定运行，还要保证在雷雨季节期间风电机组中的人身安全。因此，大型风电机组的避雷线检测在整个风电机组设计中有着举足轻重的地位。

之前，国内外主要的避雷线铜导体测试方法是利用电路中的欧姆定律。完好的避雷线在外加电压作用下表现出极低的电阻值。彻底断裂的导线在外加电源作用下电阻表现为无穷大。基于此原理进行的避雷线测试必须将所测量的避雷线形成完整的闭合回路进行测试。这样需要将叶尖处的接闪器进行连接，目前的检测方法都需要吊车或是自爬机器人的辅助。这样的方法效率非常低下，并且测试一台风机由于专业辅助器械的使用都会产生巨大人工及机械的使用费用。

因此，现有技术中，可以采用行波法快速有效的对避雷线断线位置进行测量，该方法利用脉冲波在导线中的传播与反射，判断避雷线断线位置。但是，在这种方法中周围环境对避雷线的测试有一定影响，具体表现在温湿度、倾角等因素影响避雷线自身的对地电容，进而影响导线中的电流波或电压波的波阻抗，如何准确测量这些影响因素，校正行波检测中的检测误差仍存在各种问题。因此在进行避雷线断线测量时，有必要同时对避雷线测试环境进行监视和修正，基于智慧电场的检测需求，测量过程中有必要记录风机当前的位置和海拔信息，以便于后期故障分析时进行数据挖掘。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于风力发电机避雷线测试的监测系统，可有效解决行波检测过程中由温湿度、倾角等因素带来的误差，提高检测精度和检测效率，并降低费用。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种用于风力发电机避雷线测试的监测系统，包括处理模块、定位模块、监测模块、数据传输模块、数据存储模块和电源模块。其中，电源模块与处理模块电性连接，定位模块用于对风机进行定位和标记，监测模块用于采集风机位置的环境参数，处理模块用于接收定位模块和监测模块传输的监测数据，数据存储模块用于接收和储存处理模块传输的监测数据，数据传输模块用于实现处理模块与定位模块、监测模块和数据存储模块之间的数据传输。

根据本实用新型的用于风力发电机避雷线测试的监测系统，通过监测模块实时获得风机的位置信息和环境参数，能够用于多重校正行波检测中的检测误差，为风机故障诊断提供统计基础，从而能够明显提高避雷线检测的精度和检测效率，并降低费用。并且，本实用新型的监测系统，各模块之间均采用无线通信方式，便于操作的同时有利于系统的组合，可以为不同应用需求提供各种检测方案。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

根据本实用新型的用于风力发电机避雷线测试的监测系统，在一个优选的实施方式中，监测模块包括倾角检测模块和温湿度采集模块。其中，倾角检测模块用于对风机叶片的倾角进行检测和标记。温湿度采集模块用于采集风机所处环境的温度和湿度。

避雷线倾角对避雷线测量的影响主要体现在避雷线的对地电容上，角度不同避雷线的对地电容有较大差别，而对地电容将影响测量脉冲在避雷线中传播的波速，进而影响到回波时间，因此倾角检测对避雷线测量的误差校正有重要意义，通过倾角检测模块，能够对叶片倾角进行检测和标记，通过温湿度采集模块，能够实时快速精准地获得风机当前所处环境的温湿度信息，以便对断线测试进行校正，可有效解决行波检测过程中由温湿度、倾角等因素带来的误差，提高将测精度。

进一步地，在一个优选的实施方式中，倾角检测模块置于风机叶片根部内部，倾角检测模块的中线与风机叶片脊部延伸方向一致。

由于避雷线铺设在叶片脊部，角度与叶脊平行，因此测试时需保持倾角检测模块的中线与叶片脊部延伸方向一致一确保检测结果的精准性。

具体地，在一个优选的实施方式中，倾角检测模块包括双轴数字型传感器。

通过双轴数字型传感器进行数据采集，操作方便，数据精准，且易于布置，成本较低。

具体地，在一个优选的实施方式中，温湿度采集模块包括温湿度传感器。

通过温湿度传感器进行数据采集，操作方便，数据精准，且易于布置，成本较低。

进一步地，在一个优选的实施方式中，数据传输模块包括蓝牙模块和无线通信模块，数据存储模块为网络服务器。其中，处理模块通过蓝牙模块实现与定位模块和监测模块之间的数据传输。

处理模块通过无线通信模块实现与网络服务器之间的数据传输。处理模块自动通过蓝牙连接其他模块并进行通信，自动通过无线通信模块与服务器进行连接并进行数据交换，能够有效简化整个监测系统和提高检测的便捷性和检测结果的精准性。

具体地，在一个优选的实施方式中，蓝牙模块包括RN4020模块，无线通信模块包括SIM7600CE模块。

上述具体的蓝牙模块和无线通信模块，能够确保检测过程中，数据传输的稳定性，从而确保整个监测系统工作过程的稳定可靠。

具体地，在一个优选的实施方式中，处理模块包括STM32处理器。

同样的道理，上述具体的处理器，能够确保整个监测系统过程中，数据处理的稳定性和可靠性。

具体地，在一个优选的实施方式中，定位模块包括GPS和/或北斗定位模块。

在风力发电机叶片避雷线测试过程中，自动激活GPS/北斗双定位模块，测量当前位置信息，处理模块接收到位置信息后与风机位置数据库进行对比，识别并确认当前风机编号，以便于后期进行故障统计与预测。

进一步地，在一个优选的实施方式中，定位模块包括ATGM332传感器。

通过上述具体的定位传感器进行数据采集，操作方便，数据精准，且易于布置，成本较低。

相比现有技术，本实用新型的优点在于：通过监测模块实时获得风机的位置信息和环境参数，能够用于多重校正行波检测中的检测误差，为风机故障诊断提供统计基础，从而能够明显提高避雷线检测的精度和检测效率，并降低费用。并且，本实用新型的监测系统，各模块之间均采用无线通信方式，便于操作的同时有利于系统的组合，可以为不同应用需求提供各种检测方案。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1示意性显示了本实用新型实施例的用于风力发电机避雷线测试的监测系统的框架结构；

图2示意性显示了本实用新型实施例的倾角检测模块的安装结构。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

图1示意性显示了本实用新型实施例的用于风力发电机避雷线测试的监测系统10的框架结构。图2示意性显示了本实用新型实施例的倾角检测模块31的安装结构。

如图1所示，本实用新型实施例的用于风力发电机避雷线测试的监测系统10，包括处理模块1、定位模块2、监测模块3、数据传输模块4、数据存储模块5和电源模块6。其中，电源模块6与处理模块1电性连接，定位模块2用于对风机进行定位和标记，监测模块3用于采集风机位置的环境参数，处理模块1用于接收定位模块2和监测模块3传输的监测数据，数据存储模块4用于接收和储存处理模块1传输的监测数据，数据传输模块4用于实现处理模块1与定位模块2、监测模块3和数据存储模块5之间的数据传输。

根据本实用新型实施例的用于风力发电机避雷线测试的监测系统，通过监测模块实时获得风机的位置信息和环境参数，能够用于多重校正行波检测中的检测误差，为风机故障诊断提供统计基础，从而能够明显提高避雷线检测的精度和检测效率，并降低费用。并且，本实用新型的监测系统，各模块之间均采用无线通信方式，便于操作的同时有利于系统的组合，可以为不同应用需求提供各种检测方案。

具体地，在本实施例中，监测模块3包括倾角检测模块31和温湿度采集模块32。其中，倾角检测模块31用于对风机叶片的倾角进行检测和标记。温湿度采集模块32用于采集风机所处环境的温度和湿度。避雷线倾角对避雷线测量的影响主要体现在避雷线的对地电容上，角度不同避雷线的对地电容有较大差别，而对地电容将影响测量脉冲在避雷线中传播的波速，进而影响到回波时间，因此倾角检测对避雷线测量的误差校正有重要意义，通过倾角检测模块，能够对叶片倾角进行检测和标记，通过温湿度采集模块，能够实时快速精准地获得风机当前所处环境的温湿度信息，以便对断线测试进行校正，可有效解决行波检测过程中由温湿度、倾角等因素带来的误差，提高将测精度。

如图2所示，进一步地，在本实施例中，倾角检测模块31置于风机叶片100根部内部，倾角检测模块31的中线与风机叶片100脊部延伸方向一致。由于避雷线铺设在叶片脊部，角度与叶脊平行，因此测试时需保持倾角检测模块的中线与叶片脊部延伸方向一致一确保检测结果的精准性。具体地，在本实施例中，倾角检测模块31包括SVT626T双轴数字型传感器，通过CAN总线与处理模块建立连接。具体地，在本实施例中，温湿度采集模块32包括DHT21温湿度传感器，通过I/O口单总线与处理模块1之间实现连接。检测信号显示在液晶屏上并通过蓝牙模块41和无线通信模块42与处理模块1和网络服务器之间实现数据传输。通过双轴数字型传感器和温湿度传感器进行数据采集，操作方便，数据精准，且易于布置，成本较低。如图1和图2所示，进一步地，在本实施例中，数据传输模块4包括蓝牙模块41和无线通信模块42，数据存储模块为5网络服务器。其中，处理模块1通过蓝牙模块41实现与定位模块2和监测模块3之间的数据传输。处理模块1通过无线通信模块42实现与网络服务器之间的数据传输。处理模块自动通过蓝牙连接其他模块并进行通信，自动通过无线通信模块与服务器进行连接并进行数据交换，能够有效简化整个监测系统和提高检测的便捷性和检测结果的精准性。具体地，在本实施例中，蓝牙模块41包括RN4020模块，无线通信模块42包括SIM7600CE 4G LTE模块。上述具体的蓝牙模块和无线通信模块，能够确保检测过程中，数据传输的稳定性，从而确保整个监测系统工作过程的稳定可靠。

如图2所示，具体地，本实施例的监测系统10在进行风力发电机避雷线测试时配套使用，测试时将倾角检测模块31上左斜向上的箭头指向叶尖方向，横向的双向箭头保持水平放置在叶片内的下部。整个监测系统10上电复位后，将依次采集当前定位、倾角及温湿度信息。系统自动通过蓝牙模块41连接处理器并进行通信，自动通过无线通信模块42与网络服务器进行连接并进行数据交换。在进行风力发电机避雷线测试过程中监测系统10需保持开机状态。

具体地，在本实施例中，处理模块1包括STM32处理器，采用高性能ARM芯片作为系统处理器。因此，采用上述具体的高性能处理器能够确保整个监测系统过程中，数据处理的稳定性和可靠性。倾角检测模块31检测叶片角度信息，并将倾角信息转换为数字信号进行传输，STM32处理器接收倾角信息并进行数据处理。

具体地，在本实施例中，定位模块2包括GPS和/或北斗定位模块，通过串口与处理模块1连接。在风力发电机叶片避雷线测试过程中，自动激活GPS/北斗双定位模块，测量当前位置信息，处理模块接收到位置信息后与风机位置数据库进行对比，识别并确认当前风机编号，自动记录当前风机编号，完善避雷线统计信息，以便于后期进行故障统计与预测。进一步地，在本实施例中，定位模块2包括ATGM332传感器，通过I/O口单总线与处理模块1建立连接。通过上述具体的定位传感器进行数据采集，操作方便，数据精准，且易于布置，成本较低。

根据上述实施例，可见，本实用新型涉及的用于风力发电机避雷线测试的监测系统，通过监测模块实时获得风机的位置信息和环境参数，能够用于多重校正行波检测中的检测误差，为风机故障诊断提供统计基础，从而能够明显提高避雷线检测的精度和检测效率，并降低费用。并且，本实用新型的监测系统，各模块之间均采用无线通信方式，便于操作的同时有利于系统的组合，可以为不同应用需求提供各种检测方案。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于风力发电机避雷线测试的监测系统，其特征在于，包括处理模块、定位模块、监测模块、数据传输模块、数据存储模块和电源模块；其中，

所述电源模块与所述处理模块电性连接；

所述定位模块用于对风机进行定位和标记；

所述监测模块用于采集风机所处位置的环境参数；

所述处理模块用于接收所述定位模块和所述监测模块传输的监测数据；

所述数据存储模块用于接收和储存所述处理模块传输的监测数据；

所述数据传输模块用于实现所述处理模块与所述定位模块、所述监测模块和所述数据存储模块之间的数据传输。

2.根据权利要求1所述的用于风力发电机避雷线测试的监测系统，其特征在于，所述监测模块包括倾角检测模块和温湿度采集模块；其中，

所述倾角检测模块用于对风机叶片的倾角进行检测和标记；

所述温湿度采集模块用于采集风机所处环境的温度和湿度。

3.根据权利要求2所述的用于风力发电机避雷线测试的监测系统，其特征在于，所述倾角检测模块置于风机叶片根部内部，所述倾角检测模块的中线与风机叶片脊部延伸方向一致。

4.根据权利要求2或3所述的用于风力发电机避雷线测试的监测系统，其特征在于，所述倾角检测模块包括双轴数字型传感器。

5.根据权利要求2或3所述的用于风力发电机避雷线测试的监测系统，其特征在于，所述温湿度采集模块包括温湿度传感器。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于风力发电机避雷线测试的监测系统，其特征在于，所述数据传输模块包括蓝牙模块和无线通信模块，所述数据存储模块为网络服务器；其中，

所述处理模块通过所述蓝牙模块实现与所述定位模块和所述监测模块之间的数据传输；

所述处理模块通过所述无线通信模块实现与所述网络服务器之间的数据传输。

7.根据权利要求6所述的用于风力发电机避雷线测试的监测系统，其特征在于，所述蓝牙模块包括RN4020模块，所述无线通信模块包括SIM7600CE模块。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于风力发电机避雷线测试的监测系统，其特征在于，所述处理模块包括STM32处理器。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的用于风力发电机避雷线测试的监测系统，其特征在于，所述定位模块包括GPS和/或北斗定位模块。

10.根据权利要求9所述的用于风力发电机避雷线测试的监测系统，其特征在于，所述定位模块包括ATGM332传感器。

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