[发明专利]风电监控与故障诊断系统

说明书

技术领域

本发明属于新能源发电技术中风电场的监测及风电机组状态监测与故障诊断领域，具体涉及一种风电监控与故障诊断系统。

背景技术

风力发电与火电、核电相比，单机容量小，占地面积广，且大多位于偏远地区，技术与运行条件都比较差，因此为了使各个风电机组都能够完全运行，以及对风电方面相关的信息进行有效的规范化管理，提高风电场的效率，一套性能完善的监控与管理系统对于风电场的运行是至关重要的。

风电机组一般装有数据采集与监控(SCADA)系统，该系统可以对风电机组的运行实现基本的监测，具有报警及报告等功能，可以生成风电场事件报告，为提高风电场运行的稳定性和可靠性提供了强有力的支撑。SCADA系统有时会受到条件的限制，系统数据处理速度慢，自动化程度较低，且监测的参数仅限于电气量，如电流、电压、有功和无功等，实现的功能主要集中在电气方面。

对于设计寿命为20～25年的风电机组，大约在5～7年会迎来第一个维修或维护的高峰期。在风电起步较晚的国家或者地区，大多风电场就即将进入这一时期。为了降低风电运行和维护成本，一种新的维修方式越来越受到人们的重视，即状态监测与故障诊断。状态监测与故障诊断系统采集的信号为风电机组传动链、塔架、叶片等的振动与冲击信息，目前可以在线实现故障定位、预知和报警等，故障原因和发展趋势等精密的故障诊断受条件限制，尚需在实验室完成。风电机组状态监测和故障诊断技术的应用，不仅可以变故障停机为计划停机，减少停机或避免事故扩大化，使企业对设备的维修管理从事故性维修、计划性维修逐步过渡到以状态监测为基础的预防性维修，保障风电机组安全可靠地运行，提高企业设备管理现代化水平，而且在故障诊断的同时还能及时发现机械结构设计的缺陷及零部件选型上的不合理，为设备的优化设计提供切实可靠的依据。目前，已有少量风电机组装设了风电机组状态监测与故障诊断设备。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种风电监控与故障诊断系统，能够同时实现风电电气量的监控及风电机组状态监测与故障诊断的功能，使其在对风电监控的同时，也能对风电机组的故障状态进行预知和报警，并在机组运行出现异常时，可对故障原因、发展趋势等进行精密的诊断。

为实现上述目的，本发明提供一种风电监控与故障诊断系统，其改进之处在于，所述系统包括：站控层计算机监控网络、间隔层数据通信网络、电网EMS系统、数据采集系统、变电站测控保护系统、远程工作站和机组(1...n)；所述站控层计算机监控网络通过所述间隔层数据通信网络分别与所述电网EMS系统、所述数据采集系统、所述变电站测控保护系统进行数据交互；所述站控层计算机监控网络控制所述远程工作站；所述数据采集系统分别各个采集机组(1...n)的数据；所述站控层计算机监控网络通过所述间隔层数据通信网络接收风电场气象信息。

本发明提供的优选技术方案中，所述站控层计算机监控网络，包括：依次连接的操作员工作站1，2、服务主机、服务备机、五防工作站、保护师工作站、管理工作站、风电预报工作站、状态监测与故障诊断工作站、人工分析终端、Web服务器和网络打印机。

本发明提供的第二优选技术方案中，所述间隔层数据通信网络，包括：依次连接的多个通信控制单元。

本发明提供的第三优选技术方案中，所述通信控制单元采用型号为NSC300的装置。

本发明提供的第四优选技术方案中，所述电网EMS系统，通过路由器与所述间隔层数据通信网络进行连接。

本发明提供的第五优选技术方案中，所述数据采集系统，包括：塔架叶轮信息采集器和分别与其连接的振动传感器、轴压电传感器和位移传感器。

本发明提供的第六优选技术方案中，所述振动传感器采用型号为PCB356A15或者PCB352C33的振动传感器。

本发明提供的第七优选技术方案中，所述塔架叶轮信息采集器设置数据处理板卡，所述数据处理板卡用于风电机组数据和风电场数据的提取和存储。

本发明提供的第八优选技术方案中，所述风电机组数据，包括：电压、电流、有功功率、无功功率、发电量、发电机转速、偏航角、传动链主轴轴心的运动轨迹、传动链各机械部件的振动和冲击信息、以及塔架和叶片的振动信息；所述风电场数据，包括：风速、有功功率、无功功率和气象信息。

本发明提供的第九优选技术方案中，所述变电站测控保护系统，包括：分别向所述站控层计算机监控网络传输数据的测控装置和第三方智能设备。

本发明提供的第十优选技术方案中，所述第三方智能设备，是接口设备。