CN203308655U - 风力发电机舱远程监控诊断*** - Google Patents

风力发电机舱远程监控诊断*** Download PDF

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谢运伟
郑平
王东
胡景纲
何玲
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DEYANG ZHIKE ELECTRONICS Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机舱远程监控诊断***，属于风力发电机监测及控制技术领域；所述监控诊断***包括可移动远程控制终端和机舱信号采集控制器，所述机舱信号采集控制器包括CPU处理器、开关量I/O单元、模拟量I/O单元和远程终端通信端口单元；本实用新型的风力发电机舱远程监控诊断***，架构合理，运行稳定，能够实现风力发电机机组内运转状态和故障的远程监控诊断，并能远程对塔上设备进行参数设定、修改和启停，有效的提高了风电机组维护效率，降低了维护成本；特别是在恶劣天气环境下也能够监测机舱内部运转的参数和状态，同时本***还适用于高压、高温、高危等恶劣***工作环境的远程监控。

Description

风力发电机舱远程监控诊断***
技术领域
本实用新型涉及一种远程监控诊断***，特别是一种风力发电机舱远程监控诊断***，属于风力发电机监测及控制技术领域。 
背景技术
风力发电以风能为动力来源，依靠风力推动发电机组叶片旋转以带到发电机组运转而发电输出，风力发电技术因其清洁无污染，自然蕴藏丰富可再生而被广泛重视和推广。为高效发挥风力发电机组效能，风力发电机组通常需要安装在风速相对较快、无遮挡的高原或近海区域。而我国因为地理原因，风力发电场更多选择于高原地带。
风力发电群以风力发电塔为单元，多个塔共同组成一个规模完善的发电场，每个场的占地面积约为数十上百平方公里不等，同时发电机为获取大的动能而必须使用大直径的叶片取得大的迎风面，所以风力电机机组又必须安装于高塔之上，使得风力发电机组运转和维护中存在以下难点和问题：风力发电机在正常运行状态之下是处于无人职守状态，出现故障后不能及时查看和维护，影响其效能；风力发电机在运行过程中，禁止人工登塔，维护人员如若要登塔察看必须先停止运行再登塔，而在风速较快的时，为确保安全，即使停机后也不能登塔；当发电机组及其附属设备在发生故障后，维护人员通常情况下并不明确了解塔上状态或故障点，通常需要上下塔体数次才能完成故障确认和故障件维修或更换，影响工作效率，通常情况下风塔高度约为60至70米左右，通过塔体的梯架登塔本身就很困难，加上发电场通常又位于高原高寒高风速地区，登塔更难。尤其发电场面积广阔和机组数目众多的情况下，存在的上述问题给风力发电机组的维护带来很大的不便。 
发明内容
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种风力发电机舱远程监控诊断***，能够方便维护人员在远程或者风塔下对发电机组运行情况进行监测和诊断，以提高风塔的维护效率。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种风力发电机舱远程监控诊断***，包括可移动的远程控制终端，和在远程控制终端操作下对风电机舱各电气设备信号及状态进行监控诊断的机舱信号采集控制器；所述机舱信号采集控制器包括CPU处理器、开关量I/O单元、模拟量I/O单元和远程终端通信端口单元，所述开关量I/O单元和模拟量I/O单元的一端与各个风电机舱子***控制器连接，另一端与CPU处理器连接，所述远程终端通信端口单元的一端与CPU处理器连接，另一端与远程控制终端连接。
由于采用了上述技术方案，在风电机舱内的各个子***控制器的运转参数信号，通过模拟量I/O单元接收并传递至所述CPU处理器，进运算处理和逻辑判断，CPU处理器的处理后的信号以数据方式存储在内存或其它存储器之上,远程控制终端经由信号采集控制器的远程终端通信端口单元对其发起访问进行数据交换传输，再通过远程控制终端实现运转参数的显示，还可以通过远程控制端实现机舱操作模式及信号的调试控制，对设备进行参数设定和修改，通过远程控制端的键盘或者输入按键输入指令，指令再传送至远程终端通信端口单元，CPU处理器运输按处理后经开关量I/O单元或模拟量I/O单元发送指令至风电机舱的各个子***控制器，风电机舱的各个子***控制器开关量I/O单元或模拟量I/O单元采用开关量输入输出口、模拟量输入输出口，如4-20mA或0-10V之类，监测的项目如变桨、偏航润滑***工作状态、轴瓦温度数据值、发电机运行状态数据等。这样的设计思路使得风机维护人员不需要爬上风塔而直接在塔底远程读取机舱的运转信息，当风机运转出现故障时，能够根据远程控制终端显示的信息来判断故障部件，避免了必须爬上登塔才能进行检查和维修的不足，本实用新型的风力发电机舱远程监控诊断***，还包括常规的控制器供电模块设计。
所述机舱信号采集控制器还设置有加热控制器通信端口单元，所述加热控制器通信端口单元的一端与机舱加热控制器连接，另一端与CPU处理器连接。
由于采用了上述技术方案，所述加热控制器通信端口单元连接至机舱加热控制器，实现了从远程对风电机舱加热器的控制和运转状态监视，加热控制器通信端口单元和机舱加热控制器之间以串行通信接口通讯，基于RS485总线和Modbus协议。
所述机舱信号采集控制器还设置有数据存储单元，所述数据存储单元与CPU处理器连接。
由于采用了上述技术方案，所述数据存储单元可以用于CPU处理器采集和处理的数据的存储，使得本实用新型的风力发电机舱远程监控诊断***不仅能够在线监测运转状态，还能够对历史运转状态进行记录和回溯，使得维护人员能够读取历史运转参数来判断风机历史运行动态或者故障原因和时间，大大的提高了维护的便利。
所述远程控制终端与远程终端通信端口单元间采用无线通信连接。
由于采用了上述技术方案，所述远程控制终端和远程终端通信端口单元采用无线数据传输方式进行连接，提高了使用的便捷，远程控制终端和远程终端通信端口单元均有内置天线满足常规使用.在必要时候也可使用外设普通天线或定向天线以提高信号传输距离稳定性。无线方式可以采用RF无线射频数据传输，可以按使用所在地无线电管理需求提供240M/433M/470M/或2.4G频率下的无线转输。
所述远程控制终端与远程终端通信端口单元间采用有线通信连接。
由于采用了上述技术方案，有线连接信号更为稳定而可靠，适合于任何气象环境，而且没有无线电管理限制。本实用新型当采用有线连接时，远程终端通信端口单元与远程控制终端的有线连接接口位于塔基底部，并且支持热插拔，以提高使用的便捷，有线连接方式可采用基于RS484总线，Modbus协议标准或profibus协议，CAN总线的CanOpen协议等。
所述远程控制终端为手持控制器或工控计算机可编程控制器。
由于采用了上述技术方案，所述手持控制器或工控计算机类可编程控制器具有方案成熟，运行稳定，便于携带和操作的优点。
所述远程控制终端设置有USB接口。
由于采用了上述技术方案，所述USB接口使得维护人员能够使用移动存储器读取并存储机舱历史运转记录和状态信息，便于分析和统计。
所述远程控制终端上设置有通信中继或桥接功能模块。
由于采用了上述技术方案，所述通信中继或桥接模块使得第三方的终端设备能够通过远程控制终端来对风力发电机舱内部运转状态进行监控、操作和数量传输，提高了使用的灵活性，第三方终端设备可以为文本显示器、触摸屏、工控计算机或PLC类设备。
一种采用所述风力发电机舱远程监控诊断***的风力发电机。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型的风力发电机舱远程监控诊断***，架构合理，运行稳定，能够通过远程方式实现风力发电机机组内运转状态和故障的监控诊断，并能远程对塔上设备进行参数设定、修改和启停，有效的提高了风电机组维护效率，降低了维护成本；特别是在恶劣天气环境下也能够监测机舱内部运转的参数和状态，同时本***还适用于高压、高温、高危等恶劣***工作环境的远程监控。
附图说明
图1是本实用新型的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
本实用新型的风力发电机舱远程监控诊断***，***模块结构和信号示意如图1所示，所述风力发电机舱远程监控诊断***包括可移动的远程控制终端和在远程控制终端操作下对风电机舱各电气设备信号及状态进行监控诊断的机舱信号采集控制器；所述远程控制终端上能够实现数据显示和键盘数据输入；所述机舱信号采集控制器设置于机舱内部，包括CPU处理器、开关量I/O单元、模拟量I/O单元和远程终端通信端口单元，开关量I/O单元和模拟量I/O单元一端与各个风电机舱子***控制器连接，另一端与CPU处理器连接，实现各个风电机舱子***控制器与CPU处理器的双向数据交换，所述远程终端通信端口单元的一端与CPU处理器连接与其进行双向数据通信，另一端与远程控制终端连接，使得远程控制终端、机舱信号采集控制器和各个风电机舱子***控制器之间建立双向数据传输和控制。风电机舱子***控制器与开关量I/O单元和模拟量I/O单元采用开关量输入输出口、模拟量输入输出口，如4-20mA或0-10V；所述远程终端通信端口单元和远程控制终端可以根据实际情况而采用无线通信连接或者有线通信连接；远程控制终端采用手持控制器或工控计算机类的可编程控制器，远程控制终端上进一步设置有USB接口作为外部储存器接口，远程控制终端还可设置通信中继或桥接的功能模块，用于第三方终端的通信中继或桥接，本实用新型的风力发电机舱远程监控诊断***，包括有常规的控制器供电模块设计。
进一步的，所述风力发电机舱远程监控诊断***的机舱信号采集控制器还设置有加热控制器通信端口单元，所述加热控制器通信端口单元与机舱加热控制器间采用串行通信接口RS485总线，Modbus协议连接，另一端与CPU处理器连接，实现远程控制终端对机舱加热控制器的参数设定控制和监测，包括加热控制器接入到***状态、加热控制器运行状态、加热器检测温度、加热启动温度或者加热停止温度等。
所述机舱信号采集控制器还可以设置数据存储单元，所述数据存储单元与CPU处理器连接，用于储存***历史监测数据。
本实用新型的风力发电机舱远程监控诊断***，架构合理，运行稳定，能够通过远程方式实现风力发电机机组内运转状态和故障的监控诊断，并能远程对塔上设备进行参数设定、修改和启停，有效的提高了风电机组维护效率，降低了维护成本；特别是在恶劣天气环境下也能够监测机舱内部运转的参数和状态，同时本***设计方案不仅适用于风力发电机舱的监控和诊断，还适用于高压、高温、高危等恶劣***工作环境的远程监控诊断。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种风力发电机舱远程监控诊断***，其特征在于：包括可移动的远程控制终端，和在远程控制终端操作下对风电机舱各电气设备信号及状态进行监控诊断的机舱信号采集控制器；
所述机舱信号采集控制器包括CPU处理器、开关量I/O单元、模拟量I/O单元和远程终端通信端口单元，所述开关量I/O单元和模拟量I/O单元的一端与各个风电机舱子***控制器连接，另一端与CPU处理器连接，所述远程终端通信端口单元的一端与CPU处理器连接，另一端与远程控制终端连接。
2.如权利要求1所述的风力发电机舱远程监控诊断***，其特征在于：所述机舱信号采集控制器还设置有加热控制器通信端口单元，所述加热控制器通信端口单元的一端与机舱加热控制器连接，另一端与CPU处理器连接。
3.如权利要求1或2所述的风力发电机舱远程监控诊断***，其特征在于：所述机舱信号采集控制器还设置有数据存储单元，所述数据存储单元与CPU处理器连接。
4.如权利要求3所述的风力发电机舱远程监控诊断***，其特征在于：所述远程控制终端与远程终端通信端口单元间采用无线通信连接。
5.如权利要求3所述的风力发电机舱远程监控诊断***，其特征在于：所述远程控制终端与远程终端通信端口单元间采用有线通信连接。
6.如权利要求4或5所述的风力发电机舱远程监控诊断***，其特征在于：所述远程控制终端为手持控制器或工控计算机可编程控制器。
7.如权利要求6所述的风力发电机舱远程监控诊断***，其特征在于：所述远程控制终端设置有USB接口。
8.如权利要求6所述的风力发电机舱远程监控诊断***，其特征在于：所述远程控制终端设置有通信中继或桥接功能模块。
9.一种采用如权利要求1或2或4或5或7或8任一项所述的风力发电机舱远程监控诊断***的风力发电机。
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GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
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Denomination of utility model: Remote monitoring and diagnosing system of wind driven generator bin

Effective date of registration: 20180712

Granted publication date: 20131127

Pledgee: China Co. truction Bank Corp Deyang branch

Pledgor: DEYANG ZHIKE ELECTRONIC CO.,LTD.

Registration number: 2018510000070

CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20131127