專利名稱：一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)電場控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
伴隨著化石燃料逐漸枯竭，加之電力需求的不斷增加，尋找替代以煤炭為燃料的火力發(fā)電的其他新型能源發(fā)電方式已經(jīng)迫在眉睫，經(jīng)過最近幾年的努力已經(jīng)找出有效的方式，例如，利用太陽能、潮汐能、風(fēng)能發(fā)電。其中風(fēng)力發(fā)電是近年來國內(nèi)外發(fā)展較快的一門開發(fā)新能源的技術(shù)，由于其可再生、清潔環(huán)境、開發(fā)成本低、不存在像核泄露那樣的潛在危險(xiǎn)，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的裝機(jī)容量正逐年上升。風(fēng)電場風(fēng)機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)和方法的研究與應(yīng)用對于保證風(fēng)電設(shè)備的正常運(yùn)行、避免巨大的經(jīng)濟(jì)損失有著重要的意義。對風(fēng)電機(jī)組中的不同部件監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)依據(jù)測量參數(shù)控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。但從對風(fēng)電近幾年的相關(guān)研究來看，現(xiàn)有風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)采用有線的通信方式，可擴(kuò)展性差。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組數(shù)量的增加，對于大型風(fēng)電場，如果使用有線通信方式，勢必增加布線費(fèi)用，且當(dāng)風(fēng)電場需要改建或擴(kuò)容時(shí)，過多的通信線路會占用很多空間，造成線路鋪設(shè)困難等問題。為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)及方法，嘗試通過采用無線網(wǎng)絡(luò)來代替有線以太網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)對各風(fēng)力發(fā)電機(jī)的監(jiān)控，把測量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)，通過無線技術(shù)把風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)傳輸?shù)浇邮昭b置，然后通過數(shù)據(jù)處理器處理風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)，最后控制站基于測量數(shù)據(jù)來控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，風(fēng)電場運(yùn)行監(jiān)控是目前風(fēng)電場控制技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)及方法，通過測量風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂普?，接著控制站接收風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器處理和修正參數(shù)數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲，然后控制站基于修正的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)來控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，最終將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測站，本方案可實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控整個(gè)風(fēng)力場，將風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)要周期性、連續(xù)地被送到控制站。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的方法，包括:步驟一、測量風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂普?；步驟二、控制站接收風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器處理和修正參數(shù)數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲；步驟三、控制站基于修正的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)來控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行；步驟四、將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測站。優(yōu)選的，上述步驟一中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)包括但不限于溫度、壓力、張力或者振動。
優(yōu)選的，上述步驟一中，控制站基于測量的參數(shù)數(shù)據(jù)用于監(jiān)控風(fēng)電場風(fēng)機(jī)的塔架、機(jī)艙、葉片中的運(yùn)行狀態(tài)。優(yōu)選的，上述步驟一中，是通過單片機(jī)控制無線傳感器把測量到的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸。優(yōu)選的，上述步驟二中，包含把接收到的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)和經(jīng)過修正的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)分別儲存到相同的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中把每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)相應(yīng)部分的數(shù)據(jù)建立一個(gè)數(shù)據(jù)檔案。優(yōu)選的，上述數(shù)據(jù)檔案是一個(gè)三維的數(shù)據(jù)檔案。優(yōu)選的，上述步驟三中，進(jìn)一步包括控制站用于判斷測量參數(shù)是否超出正常運(yùn)行范圍，如果參數(shù)超出范圍，將傳輸參數(shù)超出正常運(yùn)行范圍的指令到控制站。優(yōu)選的，上述步驟一中，所述測量的參數(shù)包括風(fēng)機(jī)葉片制造完成后，但未安裝到風(fēng)機(jī)上之前的參數(shù)。優(yōu)選的，上述步驟一中，所述測量的參數(shù)包括風(fēng)機(jī)葉片安裝到風(fēng)機(jī)上之后，但葉片未安裝固定到輪轂之前的參數(shù)。一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、無線傳感器單元、處理器單元及控制站。優(yōu)選的，上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)可為多個(gè)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，其中每一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括:一個(gè)塔架；固定塔架的塔基基礎(chǔ)；連接塔架的機(jī)艙；連接機(jī)艙的轉(zhuǎn)子。其中，轉(zhuǎn)子包括:一個(gè)輪轂；至少一個(gè)葉片連接在輪轂。優(yōu)選的，上述無線傳感器單元可為一個(gè)單片機(jī)控制的無線傳感器，用于搜集塔架、機(jī)艙、葉片中的至少一個(gè)的數(shù)據(jù)然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。優(yōu)選的，上述處理器單元可為一個(gè)處理器用于測量接收到的塔架、機(jī)艙、葉片中的至少一個(gè)的相對應(yīng)的部分的參數(shù)，可以實(shí)時(shí)的對風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；處理器可以把處理后的數(shù)據(jù)和操作閾值相比較，并且如果有異常情況被檢測到會產(chǎn)生一個(gè)可視和(或者)可聽到的報(bào)警信號。優(yōu)選的，上述控制站基于參數(shù)信號對風(fēng)力電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，同時(shí)控制站會給遠(yuǎn)程監(jiān)測站發(fā)送一個(gè)標(biāo)志或者指示；及接收來自多個(gè)風(fēng)電場傳輸數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測站。綜上所述，本發(fā)明提供了一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)及方法，通過測量風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂普荆又刂普窘邮诊L(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器處理和修正參數(shù)數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲，然后控制站基于修正的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)來控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，最終將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測站，本方案可實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控整個(gè)風(fēng)力場，將風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)要周期性、連續(xù)地被送到控制站。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的方法示意圖；圖2為本發(fā)明具體實(shí)例的一個(gè)風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的示意圖；圖4為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙內(nèi)部的典型組件示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例提供的一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)及方法，通過測量風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂普?，接著控制站接收風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器處理和修正參數(shù)數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲，然后控制站基于修正的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)來控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，最終將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測站，本方案可實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控整個(gè)風(fēng)力場，將風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)要周期性、連續(xù)地被送到控制站。本發(fā)明實(shí)施例的核心思想是，通過把測量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)至少一部分的一個(gè)參數(shù)(例如溫度、壓力、張力或者振動)，通過Zigbee無線技術(shù)把風(fēng)力發(fā)電機(jī)參數(shù)傳輸?shù)浇邮昭b置，然后通過數(shù)據(jù)處理器處理參數(shù)，最后控制站基于測量數(shù)據(jù)來控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行。此夕卜，為了實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控整個(gè)風(fēng)力場，風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)需要周期性、連續(xù)地被送到控制站。來自多個(gè)控制站的數(shù)據(jù)可傳輸?shù)揭粋€(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)測站，這樣一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)測站就可以監(jiān)測多個(gè)風(fēng)電場的運(yùn)行。在這種方式下，本發(fā)明的具體實(shí)施方案可以作為自動狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電機(jī)或者風(fēng)力發(fā)電機(jī)組件的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)控制器根據(jù)相應(yīng)的控制算法基于測量數(shù)據(jù)控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面參照附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的方法，如圖1所示，具體步驟包括:步驟一、測量風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂普?；具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，圖2是本發(fā)明具體實(shí)例的一個(gè)風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)圖，圖中不出風(fēng)電場A、風(fēng)電場B和風(fēng)電場C。該系統(tǒng)中每一個(gè)風(fēng)電場系統(tǒng)包含很多風(fēng)力發(fā)電機(jī)100。來自風(fēng)力發(fā)電機(jī)100的傳感器信號或者其他信號(包括傳至風(fēng)機(jī)的控制信號)可以通過無線技術(shù)在控制站102和風(fēng)力發(fā)電機(jī)100之間傳輸。控制站102通常位于相應(yīng)的風(fēng)場上或者風(fēng)場附近。測量風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，包括測量風(fēng)力發(fā)電機(jī)至少一部分的一個(gè)參數(shù)(例如溫度、壓力、張力或者振動)，即風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)包括但不限于溫度、壓力、張力或者振動。風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括一個(gè)塔架；固定塔架的塔基基礎(chǔ)，連接塔架的機(jī)艙；連接機(jī)艙的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括一個(gè)輪轂，輪轂上至少連接一個(gè)葉片。如圖3所示為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)100的示意圖，被測的部分可能是風(fēng)機(jī)塔架202、基極基礎(chǔ)200、機(jī)艙204、轉(zhuǎn)子206、葉片208或者他們的任意組合。被測參數(shù)可能是溫度、壓力、張力或者振動。本方案通過單片機(jī)控制無線傳感器，把搜集塔架、機(jī)艙、葉片中的至少其中一個(gè)部分的至少一個(gè)數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)浇邮昭b置，接收設(shè)置在控制站。控制站基于測量的參數(shù)數(shù)據(jù)用于監(jiān)控風(fēng)電場風(fēng)機(jī)的塔架、機(jī)艙、葉片中的運(yùn)行狀態(tài)。進(jìn)一步的，安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)不同位置的傳感器(如溫度傳感器、壓力傳感器、張力傳感器、振動傳感器)獲取的數(shù)據(jù)，將通過A/D轉(zhuǎn)換，把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量存儲到單片機(jī)中，單片機(jī)再通過D/A轉(zhuǎn)換把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，同時(shí)控制無線傳感器把這些經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂普局械慕邮昭b置，無線傳感器傳輸?shù)膮?shù)至少包括溫度、壓力、張力或者振動中的一個(gè)。即是通過單片機(jī)控制無線傳感器把測量到的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸。在本方案中，進(jìn)一步的測量的參數(shù)包括風(fēng)機(jī)葉片制造完成后，但未安裝到風(fēng)機(jī)上之前的參數(shù)。及測量的參數(shù)包括風(fēng)機(jī)葉片安裝到風(fēng)機(jī)上之后，但葉片未安裝固定到輪轂之前的參數(shù)。步驟二、控制站接收風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器處理和修正參數(shù)數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲；具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)過無線傳感器傳輸?shù)浇邮昭b置，即通過無線傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可送入到控制站的電腦或者其他數(shù)據(jù)處理器，接收裝置把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理器中進(jìn)行處理可以實(shí)時(shí)的對風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，同時(shí)接收裝置把接收到的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)和經(jīng)過修正的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)分別儲存到相同的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中把每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)相應(yīng)部分的數(shù)據(jù)建立一個(gè)數(shù)據(jù)檔案，該數(shù)據(jù)檔案是一個(gè)三維的數(shù)據(jù)檔案。步驟三、控制站基于修正的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)來控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行；具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，電腦或者其他數(shù)據(jù)處理器對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析然后根據(jù)相應(yīng)的修正程序進(jìn)行修正，以使風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性能夠滿足控制站控制風(fēng)機(jī)的要求。即控制站根據(jù)修正風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)控制相應(yīng)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，例如，葉片上某個(gè)具體的位置的張力或者振動過高，可以調(diào)整葉片的角度，或者偏轉(zhuǎn)一下機(jī)艙。此外，這些參數(shù)數(shù)據(jù)可能被判定為超出操作范圍。如果發(fā)生這種情況，參數(shù)超出操作范圍的指令會被發(fā)送到控制裝置(控制器或者控制站)?？刂蒲b置根據(jù)接收到的指示控制風(fēng)機(jī)?？刂破髦邪刂扑惴軌蚋鶕?jù)測量的參數(shù)和/或接收到的指令自動的控制風(fēng)機(jī)。進(jìn)一步的，如圖3所示，風(fēng)機(jī)通常包括一個(gè)塔架202，位于塔架頂端的一個(gè)機(jī)艙204，安裝在塔架基極的基礎(chǔ)200，和機(jī)艙相連接的一個(gè)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子206，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子206通過一個(gè)低速轉(zhuǎn)軸延伸出機(jī)艙204。如圖所示，一個(gè)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子206包含三個(gè)葉片208，葉片208通常安裝在共同的輪轂210上，不過葉片數(shù)不固定任何合適數(shù)目的葉片都可以，例如，一片、兩片、四片、五片、或者更多片。作為由風(fēng)力驅(qū)動的翼型件，葉片208通常具有空氣動力學(xué)形狀:葉片前沿朝向風(fēng)，與前沿對應(yīng)的是后沿，此外葉片尖端呈針葉狀，葉片根部以任意合適的方式和輪轂210相連接。即風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括但不限于轉(zhuǎn)子、機(jī)艙、風(fēng)機(jī)塔架、風(fēng)機(jī)的基極及風(fēng)機(jī)葉片。對于某些的實(shí)例中，葉片使用變槳軸承212和輪轂210相連接，因此每個(gè)葉片208可以繞輪轂210的縱向軸旋轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)葉片間的槳距。葉片的槳距角可以通過線性致動器或步進(jìn)電機(jī)控制，其一般連接在輪轂210和葉片208之間。圖4所示為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙204內(nèi)部的典型組件和風(fēng)機(jī)100的塔架202。當(dāng)風(fēng)推動葉片208旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子206開始旋轉(zhuǎn)，從而低速轉(zhuǎn)軸302轉(zhuǎn)動，齒輪箱304中的齒輪把低速轉(zhuǎn)軸302的低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相對的高速轉(zhuǎn)軸306的高轉(zhuǎn)速，以使發(fā)電機(jī)308能夠產(chǎn)生電能。
控制器310可以感測到低轉(zhuǎn)速軸302和高轉(zhuǎn)速軸306的旋轉(zhuǎn)速度。如空控制器310認(rèn)為上述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度過快，控制器310會給制動系統(tǒng)312發(fā)出信號以使轉(zhuǎn)速降低，制動系統(tǒng)312通過降低轉(zhuǎn)子206的速度來降低轉(zhuǎn)軸的速度。這樣制動系統(tǒng)312可以防止風(fēng)機(jī)組件的損壞?？刂破?10也可以從風(fēng)速計(jì)314 (提供風(fēng)速)和風(fēng)向標(biāo)316 (提供風(fēng)向)接收輸入信號。根據(jù)接收到的信號，控制器310可以給一個(gè)或者多個(gè)葉片208發(fā)送控制信號以調(diào)整葉片的槳距角。通過調(diào)整葉片208朝向風(fēng)向的槳距角可以增加或者減小轉(zhuǎn)子206的轉(zhuǎn)速(因此，可以調(diào)整高低轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速)。此外，根據(jù)風(fēng)向，控制器310可以發(fā)送控制信號至偏航驅(qū)動318使機(jī)艙204相對于塔架202轉(zhuǎn)動，使得轉(zhuǎn)子206 (在某些情況下)能面向更多的上行風(fēng)?？刂普净诮?jīng)過修正的風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)來控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，如經(jīng)過測量得知風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速過快，控制站基于這個(gè)數(shù)據(jù)給風(fēng)機(jī)的制動系統(tǒng)312發(fā)出信號以使轉(zhuǎn)速降低，制動系統(tǒng)312通過降低轉(zhuǎn)子206的速度來降低轉(zhuǎn)軸302的速度，這樣，就可以把風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，可以防止風(fēng)機(jī)組件因風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過快而損壞。同時(shí)處理器可以把處理后的數(shù)據(jù)和操作閾值相比較，并且如果有異常情況被檢測到會產(chǎn)生一個(gè)可視和(或者)可聽到的報(bào)警信號，即控制站用于判斷測量參數(shù)是否超出正常運(yùn)行范圍，如果參數(shù)超出范圍，將傳輸參數(shù)超出正常運(yùn)行范圍的指令到控制站。例如，當(dāng)監(jiān)測到一個(gè)風(fēng)機(jī)其中一部分的上的一個(gè)參數(shù)(溫度、壓力、張力、振動)超出有效操作范圍?？刂普净诖诵盘枌︼L(fēng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，同時(shí)當(dāng)?shù)乜刂普緯o遠(yuǎn)程監(jiān)測站發(fā)送一個(gè)標(biāo)志或者指示。監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)的傳輸、接收、測量會隨著時(shí)間的推移不斷的被重復(fù)。在這種方式下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組件的運(yùn)行狀態(tài)可以被實(shí)時(shí)的監(jiān)控，用以了解自然狀態(tài)和機(jī)械力作用下的風(fēng)機(jī)不同的組件的狀態(tài)。這些數(shù)據(jù)可以避免風(fēng)機(jī)發(fā)生機(jī)械性故障和在將來設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)時(shí)可以避免這些機(jī)械性故障。因此，傳輸、接收、測量要重復(fù)性的進(jìn)行，用以實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)機(jī)所述部分的運(yùn)行狀態(tài)。步驟四、將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測站。具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，控制站還可以將此風(fēng)電場的數(shù)據(jù)通傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測站。這樣遠(yuǎn)程監(jiān)測站可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè)風(fēng)電場的運(yùn)行狀況?？刂普竞瓦h(yuǎn)程監(jiān)測站之間可以用無線天線和其他任何適當(dāng)?shù)臒o線協(xié)議，比如LTE、EVDO, W-CDMA, HSPA, GPRS或者EDGE。同時(shí)控制站的電腦或者其他數(shù)據(jù)處理器可以把處理后的數(shù)據(jù)和操作閾值相比較，并且如果有異常情況被檢測到會產(chǎn)生一個(gè)可視和/或可聽到的報(bào)警信號，例如，當(dāng)監(jiān)測到一個(gè)風(fēng)機(jī)其中一部分的上的一個(gè)參數(shù)(溫度、壓力、張力、振動)超出有效操作范圍?？刂普净诖诵盘枌︼L(fēng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，同時(shí)當(dāng)?shù)乜刂普緯o遠(yuǎn)程監(jiān)測站發(fā)送一個(gè)標(biāo)志或者指示。如圖2所示，每一個(gè)控制站102中都可以和遠(yuǎn)程監(jiān)測站104通信?？刂普?02中的數(shù)據(jù)可以根據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測站104的命令把數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測站的電腦。位于控制站102中的電腦或者其他處理器可以實(shí)時(shí)的對風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；可以把處理后的數(shù)據(jù)和操作閾值相比較，并且如果有異常情況被檢測到會產(chǎn)生一個(gè)可視和(或者)可聽到的報(bào)警信號。例如，當(dāng)監(jiān)測到一個(gè)風(fēng)機(jī)其中一部分的上的一個(gè)參數(shù)(溫度、壓力、張力、振動)超出有效操作范圍，控制站102會給遠(yuǎn)程監(jiān)測站104發(fā)送一個(gè)標(biāo)志或者指示。對于某些具體的實(shí)例中，控制站102可以通過直接的硬件連接106到遠(yuǎn)程監(jiān)測站104，例如光纖電纜；對于其他具體實(shí)例中控制站102也可以經(jīng)因特網(wǎng)108使用以太電纜110連接到遠(yuǎn)程監(jiān)測站。
另外，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)。如圖5所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)示意圖。一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)11、無線傳感器單元22、處理器單元33及控制站44。風(fēng)力發(fā)電機(jī)11，可為多個(gè)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，其中每一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括以下部分:一個(gè)塔架；固定塔架的塔基基礎(chǔ)；連接塔架的機(jī)艙；連接機(jī)艙的轉(zhuǎn)子。其中，轉(zhuǎn)子又包括以下部分:一個(gè)輪轂；至少一個(gè)葉片連接在輪轂。無線傳感器單元22，可為一個(gè)單片機(jī)控制的無線傳感器，用于搜集塔架、機(jī)艙、葉片中的至少一個(gè)的數(shù)據(jù)然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。處理器單元33，可為一個(gè)處理器用于測量接收到的塔架、機(jī)艙、葉片中的至少一個(gè)的相對應(yīng)的部分的參數(shù)，可以實(shí)時(shí)的對風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。同時(shí)處理器可以把處理后的數(shù)據(jù)和操作閾值相比較，并且如果有異常情況被檢測到會產(chǎn)生一個(gè)可視和(或者)可聽到的報(bào)
警信號。控制站44，控制站基于所述參數(shù)信號對風(fēng)力電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，同時(shí)控制站會給遠(yuǎn)程監(jiān)測站發(fā)送一個(gè)標(biāo)志或者指示；及接收來自多個(gè)風(fēng)電場傳輸數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測站。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，包括方法實(shí)施例的步驟之一或其組合。另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理模塊中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，也可以存儲在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。綜上所述，本文提供了一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)及方法，通過測量風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂普?，接著控制站接收風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器處理和修正參數(shù)數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲，然后控制站基于修正的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)來控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，最終將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測站，本方案可實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控整個(gè)風(fēng)力場，將風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)要周期性、連續(xù)地被送到控制站。以上對本發(fā)明所提供的一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)及方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方案；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟一、測量風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂普荆? 步驟二、控制站接收風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器處理和修正參數(shù)數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲； 步驟三、控制站基于修正的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)來控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行； 步驟四、將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測站。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)包括但不限于溫度、壓力、張力或者振動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，控制站基于測量的參數(shù)數(shù)據(jù)用于監(jiān)控風(fēng)電場風(fēng)機(jī)的塔架、機(jī)艙、葉片中的運(yùn)行狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，是通過單片機(jī)控制無線傳感器把測量到的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟二中，包含把接收到的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)和經(jīng)過修正的風(fēng)力 發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)分別儲存到相同的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中把每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)相應(yīng)部分的數(shù)據(jù)建立一個(gè)數(shù)據(jù)檔案。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)檔案是一個(gè)三維的數(shù)據(jù)檔案。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟三中，進(jìn)一步包括控制站用于判斷測量參數(shù)是否超出正常運(yùn)行范圍，如果參數(shù)超出范圍，將傳輸參數(shù)超出正常運(yùn)行范圍的指令到控制站。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，所述測量的參數(shù)包括風(fēng)機(jī)葉片制造完成后，但未安裝到風(fēng)機(jī)上之前的參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，所述測量的參數(shù)包括風(fēng)機(jī)葉片安裝到風(fēng)機(jī)上之后，但葉片未安裝固定到輪轂之前的參數(shù)。
10.一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、無線傳感器單元、處理器單元及控制站。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)可為多個(gè)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，其中每一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括: 一個(gè)塔架； 固定塔架的塔基基礎(chǔ)； 連接塔架的機(jī)艙； 連接機(jī)艙的轉(zhuǎn)子。其中，轉(zhuǎn)子包括: 一個(gè)輪轂； 至少一個(gè)葉片連接在輪轂。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳感器單元可為一個(gè)單片機(jī)控制的無線傳感器，用于搜集塔架、機(jī)艙、葉片中的至少一個(gè)的數(shù)據(jù)然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器單元可用于測量接收到的塔架、機(jī)艙、葉片中的至少其中一個(gè)的相對應(yīng)的部分的參數(shù)，可以實(shí)時(shí)的對風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；處理器可以把處理后的數(shù)據(jù)和操作閾值相比較，并且如果有異常情況被檢測到會產(chǎn)生一個(gè)可視和(或者)可聽到的報(bào)警信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制站基于參數(shù)信號對風(fēng)力電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，同時(shí)控制站會給遠(yuǎn)程監(jiān)測站發(fā)送一個(gè)標(biāo)志或者指示；同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測站可接收來自多個(gè)風(fēng) 電場傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種監(jiān)控風(fēng)電場運(yùn)行的系統(tǒng)及方法，通過測量風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂普?，接著控制站接收風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器處理和修正參數(shù)數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲，然后控制站基于修正的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)來控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，最終將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測站，本方案可實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控整個(gè)風(fēng)力場，將風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)要周期性、連續(xù)地被送到控制站。
文檔編號F03D7/00GK103161669SQ20131006057
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者程武超 申請人:上海電機(jī)學(xué)院