[发明专利]一种风力发电厂光纤监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种风力发电厂光纤监测系统及监测方法，包括若干风力发电机、传输电缆及其控制单元，光纤传输线缆、分布式光纤传感器、分布式光纤测量主机及监测系统平台，所述分布式光纤传感器采集风力发电厂不同设备相关信号通过光纤传输线缆传输至分布式光纤测量主机，所述分布式光纤测量主机将解调后的信号经过光纤传输线缆或现有SCATA信号网络，传输至监测系统平台；所述监控系统平台根据上述信号，分析出风力发电机设备工作状态、叶片应力、机舱内温度、齿轮箱振动情况等任务中的任意一种。通过本发明的监测系统，可以实时对风力发电机进行在线监测，成本低、故障率低。

技术领域

本发明涉及光纤监测领域，特别涉及一种风力发电厂光纤监测系统及监测方法。

背景技术

在风电迅猛发展的同时，风力机高额的运行维护成本影响了风场的经济效益。风场一般地处偏远、环境恶劣，并且机舱位于50～80m以上的高空，给机组的维护维修工作造成了困难，增加了机组的运行维护成本。对于工作寿命为20年的机组，运行维护成本估计占到风场收入的10％～15％；对于海上风场，用于风力机运行维护的成本高达风场收入的20％～25％。高额的运行维护费用增加了风场的运营成本，降低了风电的经济效益。因此，无论是从降低风力机的运行风险，还是减少运作成本的角度考虑，都需要大力发展风力机状态监测和故障诊断技术。

风力机的在线监测诊断系统，正在经历当年火电机组监测诊断系统从无到有的发展历程，给从事故障诊断研究的学者提供了新的研究空间。国内外针对风力机虽然提出了各种状态监测方法，但大部分还处在试验或离线阶段，且针对性不强，国内只有少数风力机开始测试安装在线振动监测系统。完全依赖光纤及光纤传感器的监测技术还未在风电行业出现。

随着目前物联网技术进展，越来越多的风电厂将会实现无人值守及智慧化的自动化监控运行技术，即通过安装各种各样的传感器及自控设备，从而实现了风力发电机的远程控制和自动化运行。但随着传感器数量的增多，传感器类型不统一，不但系统投资大，而且往往出现数据格式不统一，故障率高等问题，很多自控设备和传感器设备没有发挥作用，被人为切除。为了减少传感器类型不统一及投资巨大的问题，本申请采用目前技术越来越成熟、光纤价格也逐年降低的光纤传感器技术，对风力发电机进行全面信号监测，从而实现真正的远程和智慧化的运行监控。

现有技术文献：

专利文献1：CN107044388A风力发电机叶片健康状态监测系统及监测方法。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种风力发电厂光纤监测系统及监测方法以解决上述问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种风力发电厂光纤监测系统，包括若干风力发电机、传输电缆及其控制单元等设备，还包括光纤传输线缆、分布式光纤传感器、分布式光纤测量主机及监测系统平台，所述分布式光纤传感器用于采集风力发电厂不同设备相关信号，将所述相关信号通过光纤传输线缆传输至分布式光纤测量主机，所述分布式光纤测量主机将解调后的信号经过光纤传输线缆或现有SCATA信号网络，传输至监测系统平台；所述监控系统平台根据上述信号，分析出风力发电机设备工作状态、叶片应力、机舱内温度、齿轮箱振动情况等任务中的任意一种或多种。

进一步地，所述分布式光纤传感器用于监测采集风力发电厂不同设备的温度、湿度、声波、振动、液位、应力信号，并通过光纤传输线缆传输至分布式光纤测量主机。

进一步地，光纤传感器为光纤气体传感器、光纤温度传感器、光纤湿度传感器、光纤油位传感器、光纤光栅超前预警传感器、光纤应力应变传感器、光纤FBG应变传感器、光纤FBG位移传感器、光纤位移传感器和光纤应变微振动传感器中的任意一种或组合。

进一步地，所述光纤传感器为单模光纤、多模光纤或偏振保持光纤中的任意一种或组合。