[实用新型]一种离网型小型风电站监控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及风电技术领域，更具体地说涉及离网型小型风电站的监控技术领域，是一种基于物联网和云计算技术、面向多区域多机组的离网型小型风电站监控系统。

背景技术

风能是一种取之不尽、用之不竭的清洁环保的可再生能源，将成为21世纪最主要的绿色能源之一。风况是影响风力发电设备效率的主要因素，年平均风速大于6m/s的地区适宜建造大型并网型风力发电场，而年平均风速为3~5m/s的地区由于风力小、不稳定，宜应用小型离网型风力发电设备。我国占全国土地76%的地区年平均风速都在3~5m/s，因此发展小型离网型风电站对我国有特别重要的意义。风力发电机组是风力发电站的关键设备，为了提高小型离网型风电站运行的安全可靠性和使用寿命，研究开发离网型小型风电机组的监控系统是一项十分重要的工作。

目前国内外在风电机组的在线监测、远程控制技术方面已经进行了一定的研究。国外许多大型风电厂都配置了风电机组状态监测系统，如Flender、Clipper、NRG等公司。国内外已有的风电机组监测系统和的风电机组监测方法大多是针对大型并网型风力发电机组设计的，而小型离网型风力发电机组与大型并网型风力发电机组在偏航系统等结构上有较大的差别，因而不适用于小型离网型风力发电机组。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种离网型小型风电站监控系统，使用无线传感器网络对风速、风向和塔杆振动情况进行数据采集和传输，通过有线方式采集发电机电流、发电机电压、蓄电池组电压等数据汇总给风机控制器；当所采集的数据超过预先设定的安全值时风机制控制器对风机实施刹车和卸荷等保护性措施；将本地各风电机组的运行数据经集线器汇总至工控机，工控机再将数据上传至服务器，通过服务器提供的存储计算统计功能可以在线实时查询各风电机组当前和历史运行数据、实现危险预警和进行远程开关机控制；本实用新型实现了面向多区域多机组的小型离网型风电机组在线监控。

一种离网型小型风电站监控系统是采取以下技术方案实现的：一种离网型小型风电站监控系统包括风电机组、无线传感器网络、集线器、工控机、服务器和用户端；风电机组包括风力机主体、塔杆和控制供电系统；风力机主体包括风轮、发电机、回转体和减震器；控制供电系统包括刹车控制器、风机控制器、蓄电池组、逆变器和卸荷箱；风力机主体安装在室外塔杆上，控制供电系统、集线器和工控机安装在控制室内，风电机组发电机发出的交流电经风机控制器整流变成直流电并储存在蓄电池组内，蓄电池组输出的直流电经过逆变器逆变成交流电后供给用电电器工作；风电机组发电机和蓄电池组分别通过电缆与风机控制器相连接，风机控制器内装有电压传感器和电流传感器。

无线传感器网络由至少两个无线传感器节点构成，无线传感器节点具有信号采集、自组网和无线通信功能，无线传感器网络对风速、风向和塔杆振动情况进行数据采集和传输。无线传感器节点包括终端节点和汇聚节点，终端节点安装在风电机组的塔杆顶部的维修平台上，汇聚节点安装在风电机组控制室内；在所述终端节点内根据实际需要安装相应的传感器用于监测风机的运行情况，所安装的传感器至少包括风速传感器、风向传感器和振动传感器；终端节点周期性地采集风速、风向和塔杆振动等数据，并将采集到的数据经Zigbee协议无线发送给汇聚节点，汇聚节点将接收到的数据经RS485协议有线传输给集线器。集线器汇总各风机控制器和汇聚节点的采集数据，并和工控机进行数据交互。工控机对集线器上传的数据进行存储、分析并将数据经Internet或GPRS传输至服务器，当工控机检测到风速或振动超过工控机内的预设值时，工控机向风机控制器发出指令控制风机刹车。

所述的汇聚节点和终端节点构成星型拓扑，一个汇聚节点最多可带255个终端节点。 

风机控制器内装有的电压传感器和电流传感器可以实时检测发电机电流、发电机电压和蓄电池组电压，当所检测到的数据超过风机控制器内预先设定的安全值时，风机制控制器对风机实施刹车和卸荷等保护性措施；所述的刹车过程为：风机控制器发出信号给刹车控制器，刹车控制器驱动电动推杆，使得风电机组刹车；所述的卸荷过程为：风机控制器停止向蓄电池组充电，并将风机发出的电能通过卸荷箱消耗掉。  

在服务器中安装有数据存储模块、统计查询模块、预警模块和交互模块，能够实时监控连接到服务器上的各风电机组的运行情况。数据存储模块按数据属性自动归类存储；统计查询模块提供各类统计报告并可以根据查询内容自动生成和导出报表；预警模块对检测数据进行分析对可能出现的故障及时发出预警和报警；交互模块实现用户端和服务器的数据交互，从而实现对风电机组的远程监控。