[发明专利]风力发电机组桨叶桨引线断线测试、在线监测系统及方法

权利要求书

1.一种风力发电机组桨叶避雷线断线测试系统，包括桨叶、布置在桨叶内的避雷线，避雷线自桨叶的叶尖处布置到桨叶的叶根处；其特征在于：在桨叶叶尖处布置有无源传感系统，在叶根处布置有高频电磁脉冲装置，其中高频电磁脉冲装置包括有高频传感器；在处于轮毂处设置有机组边缘终端设备；高频电磁脉冲装置向避雷线上加载高频电磁脉冲信号，通过无源传感系统收到电磁脉冲后由无源控制芯片发出具有编码特征的载波高频脉冲，通过传感器反向耦合到避雷线叶尖处，沿避雷线向叶根处传播，由叶根处高频传感器采集载波脉冲信号，能够接收到完整的载波高频信号的编码即为认定避雷线未断线。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组桨叶避雷线断线测试系统，其特征在于：对每一个桨叶上的无源传感系统进行编码，无源传感系统发出的编码的载波高频信号被接收后，通过后续电路处理读出载波信号编码，每个桨叶编码具有唯一性，从而确定避雷线故障的桨叶。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组桨叶避雷线断线测试系统，其特征在于：无源传感系统设置在风力发电机组桨叶叶尖处的内侧，与避雷线非接触式安装。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组桨叶避雷线断线测试系统，其特征在于：风力发电机的桨叶叶根处布置的高频电磁脉冲装置，利用其上的高频传感器来接收避雷线上的高频脉冲信号。

5.根据权利要求1所述的风力发电机组桨叶避雷线断线测试系统，其特征在于：机组边缘终端设备布置于轮毂避雷线下引线上，用于接收叶根处的高频传感器所采集的叶片编码等信息，通过有线或无线的方式与上位机进行信息交互。

6.一种风力发电机组避雷线断线在线监测系统，其特征在于，包括：叶尖无源传感系统、高频电磁脉冲装置、机组边缘终端设备、上位机，其中；

所述高频电磁脉冲装置包括：高频电磁脉冲装置，高频传感器，高频电磁脉冲装置具有双向收发信号的功能；

所述无源传感系统包括：无源控制器芯片、高频收发线圈、散射调制/解调电路、存储器；叶尖无源传感系统具有双向收发信号的功能；

所述的机组边缘终端设备包括：轮毂接地传感器、边缘计算终端；所述的轮毂接地传感器包括：接地高频信号接收线圈、阻抗匹配电路、防雷保护器、屏蔽系统；所述的边缘计算终端包括：光电隔离系统、信号采集系统、信号处理系统、通信单元；机组边缘终端设备用以处理载波高频信号并将其与上位机进行通讯；

所述的上位机包括：通信系统、安全隔离系统、监测系统、历史数据分析、断线报警系统、信息加密；可双向实现上位机与边缘设备之间通信的安全。

7.一种风力发电机桨叶避雷线断线在线监测方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤一：于桨叶叶尖处布置无源传感系统，要求无源传感系统与避雷线非接触连接；用以接收高频电磁脉冲，并进行储能，并将高频电磁脉冲转化为叶尖处无源传感系统信号发射系统所需要的电能，在接收到电能后，能够发射包含叶片编码等信息的高频载波脉冲；

步骤二：于桨叶叶根处布置高频电磁脉冲装置和高频传感器；利用高频电磁脉冲装置每隔一定时间向避雷线上加载高频脉冲信号；高频传感器用以接收来自无源传感系统所发射的高频载波脉冲，然后由后续电路对包含信息的载波脉冲进行解调，获取断线情况及叶片编码等信息；

步骤三：于轮毂避雷线下引线上布置机组边缘终端设备，该设备可以实现与上位机之间通过有线或者无线的方式进行双向通讯，并且该设备能够对叶尖无源传感系统传送回来的载波脉冲中的信息进行读取，将其中的信息发送至上位机终端；

步骤四：叶根处的高频电磁脉冲装置每隔一定时间向避雷线上加载高频脉冲波，高频脉冲波以横波的形式向叶尖处的无源传感系统传播，脉冲波传输至叶尖处时，无源传感系统的天线将高频脉冲波捕获，并且耦合出感应电压，为无源传感系统提供发射脉冲波的能量；

步骤五：无源传感系统在获得发射脉冲所需的能量后，向避雷线上加载一个包含叶片编码等信息的脉冲波，脉冲波沿避雷线向叶根处的高频电磁脉冲装置传播，高频电磁脉冲装置在接收到该脉冲波后，通过相应元件及电路对该脉冲波进行解析，获取脉冲波上所携带的避雷线信息，而后将这些信息传输到机组边缘终端设备，由机组边缘终端设备通过有线或者无线的传输方式向上位机发送这些信息；

若上位机能够接收到完整的载波高频信号脉冲，则表明避雷线完好；

若上位机未能接收到载波高频脉冲，则表明避雷线彻底断线，上位机发出警报，提示将对应的桨叶进行维修或更换。