[发明专利]一种风电机组在线监测即时报警与故障诊断系统

说明书

技术领域

本发明设计风电机组状态监测与故障诊断技术领域，特别设计一种风电机组在线监测即时报警与故障诊断系统。

背景技术

风力发电机组运行时的故障是影响风电运营企业效益的关键之一。一般来说，风电机组运行故障是决定机组能否长期稳定运行的关键因素，其产生机理复杂，涉及因素众多。目前风电场的运行维护主要通过机组主控系统监测和定期巡检的方式来了解机组的运行状态。由于构成附件运行状态的信息量大，运算处理过程复杂，特别是对于高采样频率所获取的海量数据的处理需要一定的时间周期；而事后的故障诊断往往不及挽回故障对风电机组造成的损坏。因此，构建风电机组在线监测、实时报警与故障诊断系统，对于监控运行工况、及时采取适当措施，预防和减少机组故障的发生，以及通过深度数据分析进行故障预警，实现预知性维修，都是十分重要的。

在国外，针对大型风电机组运行状态监测系统的研究已形成了一批实用产品，例如，SKF公司的SKFWindCon系统、通用电气公司的BentlyNevada系统、Pruftechnik公司的VIBXPERTFFT数据采集与信号分析仪、VIBROWEBXP诊断型的在线状态监测系统、德国SCHENCKVIBRO GMBH公司的VIBRO-IC系统等。在国内目前也有不少单位针对风力发电机组的状态监测研发了相应的产品，比较有代表性的主要有：金风科技公司的风电机组在线监测系统、北京唐智科技有限公司的JK07460风力发电机传动系统故障诊断装置、西北工业大学旋转机械与风能装置测控研究所的CAMD-6100、以及东方振动和噪声技术研究所的DASP系统等。这些产品的分析和诊断功能大都较弱，而分析功能强的产品通常系统比较复杂，造价昂贵。文献调研表明，无论是国内或国外现有的风电机组运行状态监测技术和系统大都采用下位机信号采集、上传远程上位机进行分析并发现异常、进行报警的模式，对实时设备故障普遍缺乏在线的即时报警功能，对风电机组出现的故障发现周期较长，由此而带来有时候是灾难性的后果。 

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种风电机组在线监测即时报警与故障诊断系统，以解决现有技术和系统对实时故障报警不及时的问题，同时，提供一种数据分析与故障诊断方法，可以实现风电机组运行状态趋势分析和故障预警。

为实现上述目的，本发明提供一种风电机组在线监测即时报警与故障诊断系统，由下位机(1)和上位机(5)组成；下位机（1）用于信号采集、在线实时报警和网络通信，上位机（2）用于对所述下位机（1）进行控制、对采集的信号数据进行分析并生成报表，下位机（1）安装于风电机组上，与上位机（5）通过有线或无线网络进行连接和通信；所述下位机(1)包含信号采集模块（2）、在线故障即时报警模块（3）和网络通信接口模块（4），其中，所述信号采集模块（2）包含信号采集卡（9）、信号采集接口（10）和信号调理模块（11），用于采集所述风电机组零部件诊断信息，所述在线故障即时报警模块（3）包含信号预处理（12）、特定信号特征提取（13）、特征判别（14）特征信号专家知识库（15）、在线故障即时报警（16）和信号或信号特征存储（17），用于对所述信号采集模块采集的信号进行即时处理、判别，并在发现异常时即时报警，所述网络通信接口模块（4）用于与所述上位机（5）进行通信，接收所述上位机（5）的控制指令，并向指定终端发送信息；所述上位机（5）包含与下位机通信模块（6）、数据分析与故障诊断模块（7）和报表生成模块（8），其中，所述与下位机通信模块（6）用于向所述下位机（1）发送控制指令，并接收所述下位机（1）所上传的信息，所述数据分析与故障诊断模块（7）包含信号特征分析（18）、趋势分析（19）、传统分析方法（20）、数学分析方法（21）和智能分析方法（22），用于对所述下位机（1）上传的信号数据进行分析，所述报表生成模块（8）用于生成所需报表。如图1所示。

所述下位机（1）安装在风电机组上，通过所述信号采集模块（2）与安装在风电机组上的各种传感器相连，并通过所述网络通信接口模块（4）与所述上位机（5）进行数据通信。所述下位机包含至少一个中央处理单元（CPU）。

所述信号采集模块（2）包括采集卡（9）、信号采集接口（10）和信号调理模块（11），不需要进行信号调理的传感器（传感器类型1）直接连接所述信号采集接口（10）；需要进行信号调理的传感器（传感器类型2）则通过所述信号调理模块（11）连接到所述信号采集接口（10）。所述信号采集模块（2）所包含的各部分依图2所示关系连接，其中，箭头方向代表信息或能量流动方向。