[发明专利]基于分布式检测和数据判测的垂直轴风力发电测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电系统集成监测领域，是一种基于分布式检测和数据判测的垂直轴风力发电测试装置。

背景技术

“装备要发展，测试须先行”。中小型风力发电设备从设计、试制直到生产和维护过程中都离不开验证与测试。而由于风能利用的自然特殊性，设备无论是在研发初期的风洞测试，还是样机或产品的现场运行监测，基于人工方式和有线传输方式的数据采集过程都极为不便。

基于有线传输方式的风力发电系统分布式多传感器连接过程异常繁琐复杂、测试人员的劳动强度大。在风洞狭小的空间内测试，还会因导线走线方式的不同造成局部风场的畸变，影响测试精度，甚至因导线脱落造成旋转轴的缠绕，导致严重事故。在风力发电运行现场，由于机组现场安装的地理和气象条件较恶劣，如郊区或市区中的地势高处、屋顶等，长期大量的人工数据采集极为不便，过长的导线也会造成严重的信号衰减和干扰。

因此，依据风机发电设备的实际应用需求，应用基于无线通讯分布式传感器网络的运行状态参数的智能测试系统平台，对风力发电产品的整个生命周期具有重要意义，并具有良好的应用、实用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构合理，安装方便、测试可靠、易维护的基于多网络融合和分布式传感的垂直轴风力发电监测装置。

本发明的技术解决方案是：

一种基于多网络融合和分布式传感的垂直轴风力发电监测装置，其特征是：包括现场测量与处理设备，现场测量与处理设备与上位机智能显示设备通讯；所述现场测量与处理设备包括空气动力测量模块、发电功率测量模块、垂直轴偏振测量模块、电磁与噪声测量模块，上述各测量模块与数据监测处理模块通讯；所述垂直轴偏振测量模块包括3个双轴磁阻传感器，分别安装于垂直轴风轮机主轴的顶端、底端和风力发电机转子出轴端；所述各测量模块包括微处理器和Zigbee无线通讯接口；所述数据监测处理模块包括微处理器、Zigbee无线通讯接口和WiFi无线通讯接口；上述各测量模块通过各自Zigbee无线通讯接口与数据监测处理模块的Zigbee无线通讯接口通讯；所述上位机智能显示设备的WiFi无线通讯接口与数据监测处理模块的WiFi无线通讯接口通讯；

所述数据监测处理模块的微处理器采用数据异常判测算法；所述数据异常判测算法包括如下步骤：

(1)获取发电机发电功率P_e和角速度ω的实时测量值；

(2)按下式计算出垂直轴风轮机的机械功率观测值

z·1=-Lz1-L(Lω-Bω/J-Pe/(jω))z2=z1+LωP^m=Jωz2]]>

式中，J为垂直轴风轮机的转动惯量；z₁，z₂为状态变量；L为正常系数。