CN104533730A - 一种风力发电机组状态监测*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组状态监测***，采用便携式测量装置测量、读取发电机组的运行参数，辅以机组识别信息，集成风力机控制***的其他信息，充分利用现有风电***中的大量监测和过程信息，可大大降低监测传感器的安装数量；本发明采用网络传输方式传送检测数据，构成故障特征提取的新途径，提高了故障判断的准确率，可有效降低故障诊断***的运行、维护和使用成本。本发明实现了风力发电机组故障诊断***拥有大量数据处理和智能分析能力，及提供风力发电机组实时在线状态监测界面和故障处理操作界面，优化的风力发电机组的故障诊断流程，便利于维护人员的工作。

Description

一种风力发电机组状态监测***

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组状态监测***。

背景技术

为了减少对频临耗尽的煤和石油等传统矿物能源的依赖，同时也为了减缓矿物能源使用对全球环境的严重污染，以风能作动力的风力发电机为载体的绿色能源正逐渐成为能源大家庭中的重要成员之一。但是，随着风力发电设备开始大量开发、使用，随之而来的则是风力发电机组的故障多发，维护修理和故障诊断等问题引起人们的日益关注。在实际应用中，通过监测风力发电机组的关键运行数据，及时诊断风力发电机组的故障，避免恶性事故的发生，降低运行维护成本，提高风电场的运行经济性，是十分必要和迫切需要的。风力发电机组的故障主要分为机械故障和电气故障，而目前风力发电机组的监测诊断主要是针对电气故障，目的是保护在机械能够运转的情况下正常发电，而机械故障的故障诊断处于长期缺乏的状态。因此，机械的突发性故障已经成为风力发电机停机和事故的主要原因。传统的检测***由于以振动监测为主，针对每组风力发电机组通常需要安装几十个振动传感器(包括位移传感器和加速度传感器)以及数据采集装置，对于结构紧凑的风电机组而言，安装复杂，成本昂贵，难易大规模地推广应用，且整个***过于繁复，中间环节过多，影响实际使用效果。

目前，风能作为一种可再生能源，取之不尽用之不竭。我国风能资源丰富，而且随着风力发电技术的不断发展，风机单机容量也朝着MW级方向发展，总体风力发电机组的装机容量不断逐年增加，风电作为一种新型能源在全球能源结构中所占的比例也越来越大。然而大型风力发电机组常常工作在低温、风暴、雷电、沙尘、盐碱、冰雪等环境特别恶劣的条件下，同时由于风速的不确定性使得风轮转速变化范围大，使得风力发电机组的运行工况复杂，容易造成风力发电组的叶片以及传动***的使用寿命缩短，提前出现故障甚至是损坏，从而导致了风力发电机组停机，严重影响发电，并直接造成较为严重的经济损失，导致了风电机组的运行维护成本持续增高。因此为了保证风力发电机组运行的可靠性，降低维护和检修费用，安装有效的风力发电机组状态监测与故障诊断***非常重要，但是传统的风力发电机组故障诊断***通过采集机组重要传动部件的振动信号，经专业技术人员来观测振动信号波形并判断机组故障部件。这种方法很容易判断错误，而且很难判断出部件故障的准确位置和严重程度，难以给后期制定相关检修计划提供准确地指导。而且传统故障诊断***缺乏处理大量数据的能力和智能算法分析能力，也没有提供友风力发电机组实时在线状态监测和故障处理操作界面的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电机组状态监测***，旨在解决现有的监测***存在的安装复杂，成本昂贵，难易大规模地推广应用，且整个***过于繁复，无法实现实时在线状态监测界面和故障处理操作界面的问题。

本发明是这样实现的，一种风力发电机组状态监测***，该风力发电机组状态监测***包括：检测识别装置、通信装置、控制装置、输出装置、数据处理单元、历史数据模块、数据反馈单元；

检测识别装置，用于采集风力发电机机组设备运行参数信息和设备识别信息；

通信装置，与检测识别装置连接，传送风力发电机机组设备运行参数信息和设备识别信息至控制装置；

控制装置，与通信装置连接，用于监测所采集到的数据信息，按照预储存的判定条件，监测各风力发电机组的运行状态，并将结果输出到输出装置；

输出装置，与控制装置连接，用于输出风力发电机组的状态；

数据处理单元，与输出装置连接，用于分析、处理输出风力发电机组的状态数据；

历史数据模块，与数据处理单元连接，用于存储状态数据；

数据反馈单元，与历史数据模块连接，用于对状态数据的反馈，做出相应的调节。

进一步，检测识别装置设置在待监测风力发电机机组上，采用便携式巡检点检装置在设备现场采集风力发电机机组设备运行参数信息和设备识别信息；通信装置为无线或有线网络通讯模块，无线网络通讯模块为GPRS/CDMA模块；有线网络通讯模块为广域网或局域网数据通讯模块；

控制装置设置有继电保护器；输出装置设置有显示屏、报警器和打印机；报警器为蜂鸣式报警器。

进一步，数据处理单元包括计算机和数据收发器；历史数据模块包括存储器和数据收发器；数据反馈单元包括调节阀门和转速调节按钮。

进一步，存储器为半导体存储器。

进一步，检测识别装置设置有便携式巡检点检装置、存储装置，便携式巡检点检装置包括设备运行参数采集单元、设备识别信息采集单元；

检测识别装置包括条形码识别牌或信息钮，设备识别信息采集单元包括条形码读器或信息钮读取器；

设备运行参数采集单元包括机械振动检测装置和温度检测装置；

机械振动检测装置为加速度传感器检测仪；温度检测装置为非接触式温度检测仪；

设备识别信息采集单元包括采集卡，传感器和摄像头。

进一步，采集卡为DPS数据采集卡；摄像头为HD1080P摄像头。

进一步，DPS数据采集卡种的数据采集方法，应用于DPS数据采集机集群中，DPS数据采集机集群中包括至少两个DPS数据采集机，方法包括：

步骤一、DPS数据采集机集群中的第一DPS数据采集机进行数据采集，并将采集的数据存储到DPS数据采集机集群的分布式文件***中；

步骤二、当第一DPS数据采集机发生故障时，由DPS数据采集机集群中的第二DPS数据采集机替换第一DPS数据采集机进行数据采集，第二DPS数据采集机采集的数据存储到数据DPS采集机集群的分布式文件***中。

进一步，通信装置的通信方法，为发送终端向接收终端发送数据时的通信方法：

发送终端具备：

分群表存储部，用于存储设定了表示返送Ack的接收终端的优先顺序的Ack返送顺序和接收终端的地址的分群表，Ack返送顺序对于每一个接收终端是事先决定的，

接收终端具备：

Ack返送顺序存储部，用于存储表示返送Ack的本终端的优先顺序的Ack返送顺序，由发送终端执行的通信方法包括以下步骤：

执行应用程序并制作发送数据的步骤；参照分群表，确定允许进行Ack返送的接收终端，制作设定有所确定的允许进行Ack返送的接收终端的信息的Ack返送许可信息的步骤，Ack返送许可信息中记载有特定的接收终端的返送顺序、表示接收终端的Ack返送顺序的范围的开始返送顺序及结束返送顺序；

将含有Ack返送许可信息和发送数据的组播发送到接收终端的步骤；

由接收终端执行的通信方法包括以下步骤：

从发送终端接收组播的步骤；

根据包含在组播中的Ack返送许可信息和存储在Ack返送顺序存储部中的Ack返送顺序，来判断对于组播的Ack的返送是否得到了允许，在存储在Ack返送顺序存储部中的Ack返送顺序包含在从开始返送顺序到返送数量加上开始返送顺序后的值减去1后的返送顺序为止的范围内时，判断为对于组播Ack的返送得到了允许的步骤；

在判断为Ack的返送得到了允许的情况下，按照Ack返送顺序依次向发送终端发送Ack的步骤。

本发明提供的风力发电机组状态监测***，采用便携式测量装置测量、读取发电机组的运行参数，辅以机组识别信息，集成风力机控制***的其他信息，充分利用现有风电***中的大量监测和过程信息，可大大降低监测传感器的安装数量；本发明采用网络传输方式传送检测数据，构成故障特征提取的新途径，提高了故障判断的准确率，可有效降低故障诊断***的运行、维护和使用成本。本发明实现了风力发电机组故障诊断***拥有大量数据处理和智能分析能力，及提供风力发电机组实时在线状态监测界面和故障处理操作界面，优化的风力发电机组的故障诊断流程，便利于维护人员的工作。

附图说明

图1是本发明实施例提供的风力发电机组状态监测***结构示意图；

图中：1、检测识别装置；1-1、便携式巡检点检装置；1-2、存储装置；2、通信装置；3、控制装置；4、输出装置；5、数据处理单元；6、历史数据模块；7、数据反馈单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例的风力发电机组状态监测***主要包括：检测识别装置1、通信装置2、控制装置3和输出装置4，数据处理单元5、历史数据模块6、数据反馈单元7；

检测识别装置1，用于采集风力发电机机组设备运行参数信息和设备识别信息；

通信装置2，与检测识别装置1连接，传送风力发电机机组设备运行参数信息和设备识别信息至控制装置3；

控制装置3，与通信装置2连接，用于监测所采集到的数据信息，按照预储存的判定条件，监测各风力发电机组的运行状态，并将结果输出到输出装置4；

输出装置4，与控制装置3连接，用于输出风力发电机组的状态；

数据处理单元5，与输出装置4连接，用于分析、处理输出风力发电机组的状态数据；

历史数据模块6，与数据处理单元5连接，用于存储状态数据；

数据反馈单元7，与历史数据模块6连接，用于对状态数据的反馈，做出相应的调节。

检测识别装置1设置在待监测风力发电机机组上，具体采用便携式巡检点检装置1-1在设备现场采集风力发电机机组设备运行参数信息和设备识别信息，经过通信装置2传送到控制装置3，控制装置3设置的服务器监测所采集到的数据信息，按照预储存的判定条件，监测各风力发电机组的运行状态，并将结果输出到所述输出装置4，若风力发电机组运行数据在正常范围内，输出正常状态信息，若风力发电机组运行数据超出判定条件，输出故障报警信息到报警器4-3。

包括数据处理单元5，历史数据模块6，数据反馈单元7，数据处理单元5起到分析、处理数据的功能；历史数据模块6起到存储数据的功能；数据反馈单元7起到对数据的反馈，做出相应的调节步骤的功能。

数据处理单元5包括计算机和数据收发器；

计算机具体选用为win8***的计算机，有利于更快的运行计算，减少时间误差造成的经济损失。

历史数据模块6包括存储器和数据收发器；

存储器具体选用为半导体存储器，有利于更好的存储数据，避免存储过程中造成的存储错误问题。

数据反馈单元7包括调节阀门和转速调节按钮。

检测识别装置1上设置有便携式巡检点检装置1-1、存储装置1-2，所述便携式巡检点检装置1-1包括设备运行参数采集单元、设备识别信息采集单元；便携式巡检点检装置1-1在设备现场采集发电机组的设备运行参数信息和设备识别信息，存储在与检测识别装置1-1相连接的存储装置1-2，经过通信装置2传送到控制装置3的服务器。

检测识别装置1-1包括条形码识别牌或信息钮，所述的设备识别信息采集单元包括条形码读器或信息钮读取器。

设备运行参数采集单元包括机械振动检测装置和温度检测装置。

机械振动检测装置为加速度传感器检测仪；温度检测装置为非接触式温度检测仪。

设备识别信息采集单元包括采集卡，传感器和摄像头；

所述的采集卡具体选用为DPS数据采集卡，有利于更准确的采集数据，便于更准确的对装置控制。

设备识别信息采集单元包括采集卡，传感器和摄像头。

进一步，采集卡为DPS数据采集卡；摄像头为HD1080P摄像头。

进一步，DPS数据采集卡种的数据采集方法，应用于DPS数据采集机集群中，DPS数据采集机集群中包括至少两个DPS数据采集机，方法包括：

步骤一、DPS数据采集机集群中的第一DPS数据采集机进行数据采集，并将采集的数据存储到DPS数据采集机集群的分布式文件***中；

步骤二、当第一DPS数据采集机发生故障时，由DPS数据采集机集群中的第二DPS数据采集机替换第一DPS数据采集机进行数据采集，第二DPS数据采集机采集的数据存储到数据DPS采集机集群的分布式文件***中。

进一步，通信装置的通信方法，为发送终端向接收终端发送数据时的通信方法：

发送终端具备：

分群表存储部，用于存储设定了表示返送Ack的接收终端的优先顺序的Ack返送顺序和接收终端的地址的分群表，Ack返送顺序对于每一个接收终端是事先决定的，

接收终端具备：

Ack返送顺序存储部，用于存储表示返送Ack的本终端的优先顺序的Ack返送顺序，由发送终端执行的通信方法包括以下步骤：

执行应用程序并制作发送数据的步骤；参照分群表，确定允许进行Ack返送的接收终端，制作设定有所确定的允许进行Ack返送的接收终端的信息的Ack返送许可信息的步骤，Ack返送许可信息中记载有特定的接收终端的返送顺序、表示接收终端的Ack返送顺序的范围的开始返送顺序及结束返送顺序；

将含有Ack返送许可信息和发送数据的组播发送到接收终端的步骤；

由接收终端执行的通信方法包括以下步骤：

从发送终端接收组播的步骤；

根据包含在组播中的Ack返送许可信息和存储在Ack返送顺序存储部中的Ack返送顺序，来判断对于组播的Ack的返送是否得到了允许，在存储在Ack返送顺序存储部中的Ack返送顺序包含在从开始返送顺序到返送数量加上开始返送顺序后的值减去1后的返送顺序为止的范围内时，判断为对于组播Ack的返送得到了允许的步骤；

在判断为Ack的返送得到了允许的情况下，按照Ack返送顺序依次向发送终端发送Ack的步骤。

所述的摄像头具体选用为HD1080P摄像头，有利于更清晰的监测机器运行情况，达到减少失误的可能。

通信装置2包括无线或有线网络通讯模块。

无线网络通讯模块为GPRS/CDMA模块；有线网络通讯模块为广域网或局域网数据通讯模块。

控制装置3还设置有继电保护器。

输出装置4设置有显示屏、报警器和打印机。

报警器为蜂鸣式报警器。

在本发明中为了数据采集和归集，在若干个便携式巡检点检装置的通信装置之间，也可建立数据交换通道，这样，在各个便携式巡检点检装置与服务器之间，就可以建立一对一或多对一的数据流路径或网络拓扑结构，之所以采用不同的网络拓扑结构，是为了根据不同的现场设备数量或距服务器距离的远近，灵活变通，达到最简化的数据流路径或网络拓扑结构，降低设置和运行成本。

此外，便携式巡检点检装置还可设置有检测数据直接传输接口单元和外部存储器接口单元，即USB接口或SD卡、CF卡读卡器接口，以适应现场数据传送的不同需要。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的设置，实现了风力发电机组故障诊断***拥有大量数据处理和智能分析能力，及提供风力发电机组实时在线状态监测界面和故障处理操作界面，优化的风力发电机组的故障诊断流程，便利于维护人员的工作。

由于本发明以现有风力发电机组的监测手段为基础，集成了风力机组控制***的其他信息，可大大降低传感器的安装数量，充分利用现有风电***中的大量监测和过程信息，构成故障特征提取的新途径，提高了故障判断的准确率，可有效降低故障诊断***的运行、维护、使用成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种风力发电机组状态监测***，其特征在于，该风力发电机组状态监测***包括：检测识别装置、通信装置、控制装置、输出装置、数据处理单元、历史数据模块、数据反馈单元；

检测识别装置，用于采集风力发电机机组设备运行参数信息和设备识别信息；

通信装置，与检测识别装置连接，传送风力发电机机组设备运行参数信息和设备识别信息至控制装置；

控制装置，与通信装置连接，用于监测所采集到的数据信息，按照预储存的判定条件，监测各风力发电机组的运行状态，并将结果输出到输出装置；

输出装置，与控制装置连接，用于输出风力发电机组的状态；

数据处理单元，与输出装置连接，用于分析、处理输出风力发电机组的状态数据；

历史数据模块，与数据处理单元连接，用于存储状态数据；

数据反馈单元，与历史数据模块连接，用于对状态数据的反馈，做出相应的调节。

2.如权利要求1所述的力发电机组状态监测***，其特征在于，检测识别装置设置在待监测风力发电机机组上，采用便携式巡检点检装置在设备现场采集风力发电机机组设备运行参数信息和设备识别信息；通信装置为无线或有线网络通讯模块，无线网络通讯模块为GPRS/CDMA模块；有线网络通讯模块为广域网或局域网数据通讯模块；

控制装置设置有继电保护器；输出装置设置有显示屏、报警器和打印机；报警器为蜂鸣式报警器。

3.如权利要求1所述的力发电机组状态监测***，其特征在于，数据处理单元包括计算机和数据收发器；历史数据模块包括存储器和数据收发器；数据反馈单元包括调节阀门和转速调节按钮。

4.如权利要求3所述的力发电机组状态监测***，其特征在于，存储器为半导体存储器。

5.如权利要求1所述的力发电机组状态监测***，其特征在于，检测识别装置设置有便携式巡检点检装置、存储装置，便携式巡检点检装置包括设备运行参数采集单元、设备识别信息采集单元；

检测识别装置包括条形码识别牌或信息钮，设备识别信息采集单元包括条形码读器或信息钮读取器；

设备运行参数采集单元包括机械振动检测装置和温度检测装置；

机械振动检测装置为加速度传感器检测仪；温度检测装置为非接触式温度检测仪；

设备识别信息采集单元包括采集卡，传感器和摄像头。

6.如权利要求5所述的力发电机组状态监测***，其特征在于，采集卡为DPS数据采集卡；摄像头为HD1080P摄像头。

7.如权利要求6所述的力发电机组状态监测***，其特征在于，DPS数据采集卡种的数据采集方法，应用于DPS数据采集机集群中，DPS数据采集机集群中包括至少两个DPS数据采集机，方法包括：

步骤一、DPS数据采集机集群中的第一DPS数据采集机进行数据采集，并将采集的数据存储到DPS数据采集机集群的分布式文件***中；

步骤二、当第一DPS数据采集机发生故障时，由DPS数据采集机集群中的第二DPS数据采集机替换第一DPS数据采集机进行数据采集，第二DPS数据采集机采集的数据存储到数据DPS采集机集群的分布式文件***中。

8.如权利要求1所述的力发电机组状态监测***，其特征在于，通信装置的通信方法，为发送终端向接收终端发送数据时的通信方法：

发送终端具备：

分群表存储部，用于存储设定了表示返送Ack的接收终端的优先顺序的Ack返送顺序和接收终端的地址的分群表，Ack返送顺序对于每一个接收终端是事先决定的，

接收终端具备：

Ack返送顺序存储部，用于存储表示返送Ack的本终端的优先顺序的Ack返送顺序，由发送终端执行的通信方法包括以下步骤：

执行应用程序并制作发送数据的步骤；参照分群表，确定允许进行Ack返送的接收终端，制作设定有所确定的允许进行Ack返送的接收终端的信息的Ack返送许可信息的步骤，Ack返送许可信息中记载有特定的接收终端的返送顺序、表示接收终端的Ack返送顺序的范围的开始返送顺序及结束返送顺序；

将含有Ack返送许可信息和发送数据的组播发送到接收终端的步骤；

由接收终端执行的通信方法包括以下步骤：

从发送终端接收组播的步骤；

根据包含在组播中的Ack返送许可信息和存储在Ack返送顺序存储部中的Ack返送顺序，来判断对于组播的Ack的返送是否得到了允许，在存储在Ack返送顺序存储部中的Ack返送顺序包含在从开始返送顺序到返送数量加上开始返送顺序后的值减去1后的返送顺序为止的范围内时，判断为对于组播Ack的返送得到了允许的步骤；

在判断为Ack的返送得到了允许的情况下，按照Ack返送顺序依次向发送终端发送Ack的步骤。