CN108252858B - 风力发电机远程监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了风力发电机远程监控系统，解决了不在风力发电机现场的值班人员无法及时了解风力发电机发生故障时的运行状况问题，其技术方案要点是：包括风力发电机、与风力发电机连接的控制单元、与控制单元连接供值班人员远程实时监控发电机运行状况的远程监控终端；控制单元包括检测风力发电机的运行状况并输出感应信号T1‑n的运行异常感应模块、连接于运行异常感应模块并受控于感应信号T1‑n对风力发电机进行制动保护的运行异常制动模块、对风力发电机的异常运行数据进传输至远程监控终端的运行数据传输模块，便于不在风力发电机现场的值班人员第一时间了解风力发电机发生故障时的运行状况。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机，特别涉及一种风力发电机远程监控系统。
背景技术
风力发电机，是将风能转换为机械工，机械工带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。
公开号为CN101534090A的中国专利，一种风力发电机的限速、刹车装置，包括控制器、电磁刹车机构、电磁缓冲器、感应器，感应器包括设置于风力发电机机壳内对应定子线圈处的温度感应器、连接于控制器的风力发电机输出电流和电压感应器，该方式能够避免发电机因风速过大导致温度升高进而损坏发电机的问题。
但当值班人员不在风力发电机现场时无法对风力发电机发生的情况进行监控，特别是在电磁刹车机构对转子施加作用力使得转子停止时，值班人员无法及时了解风力发电机发生故障时的运行状况，进而无法在后期合适的时间对风力发电机进行维护，有改进的空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种风力发电机远程监控系统，便于不在风力发电机现场的值班人员及时了解风力发电机发生故障时的运行状况。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
风力发电机远程监控系统，包括风力发电机，还包括与风力发电机连接的控制单元、与控制单元连接供值班人员远程实时监控发电机运行状况的远程监控终端；
所述控制单元包括检测风力发电机的运行状况并输出感应信号T1-n的运行异常感应模块、连接于运行异常感应模块并受控于感应信号T1-n对风力发电机进行制动保护的运行异常制动模块、对风力发电机的异常运行数据进传输至远程监控终端的运行数据传输模块；
所述远程监控终端包括对风力发电机的运行状况实时监控并进行实时推送的告警模块，所述告警模块包括提醒告警、严重告警；
所述运行异常感应模块包括设置于风力发电机的转子上用于检测风力发电机温度的温度感应器、设置于风力发电机的转子上用于检测风力发电机转速的转速感应器、设置于外界用于检测风轮所受外界风速的风速感应器；
并定义：
温度感应器的温度预设范围为A1-A2，
风速感应器的风速预设范围为B1-B2，
转速感应器的转速预设范围为C1-C2；
所述运行异常制动模块包括受控于感应信号T1用于降低风力发电机转速的缓冲机构；
当风力发电机的温度大于温度感应器的预设值A2且外界风速大于风速感应器的预设值B2同时风力发电机的转速大于转速感应器的预设值C2；所述运行异常感应模块输出感应信号T1，所述运行异常制动模块受控于感应信号T1启动缓冲机构降低风力发电机转速；所述告警模块进行提醒告警；
所述运行异常制动模块还包括用于停止风力发电机转子转动的刹车机构、用于控制作J段时间，所述风力发电机的温度仍大于温度感应器的预设值A2，所述中央处理机构输出中央处理信号分别传输至缓冲机构和刹车机构，所述缓冲机构受控于中央处理信号停止运行，所述刹车机构受控于中央处理信号开启运行；所述告警模块进行严重告警。
采用上述方案，设置有温度感应器、风速感应器、转速感应器的运行异常感应模块实时对风力发电机运行状况的参数进行检测，远程监控终端配合运行数据传输模块，使得不在风力发电机现场的值班人员也能够第一时间清楚了解风力发电机的运行状况；一旦风力发电机运行状况的参数不在温度感应器、风速感应器、转速感应器的正常预设值范围内，也即风力发电机的温度大于温度感应器的预设值A2且外界风速大于风速感应器的预设值B2同时风力发电机的转速大于转速感应器的预设值C2，控制模块中的运行异常制动模块第一时间对风力发电机采取措施，将风力发电机在工作异常状态下的损失降到最低，同时远程监控终端的告警模块第一时间对不在风力发电机现场的值班人员进行告警，便于不在现场的值班人员立即采取措施；风力发电机装有的缓冲机构和刹车机构在中央处理机构的平衡作用下，对风力发电机的异常情况采取紧急措施，将处于异常状态下风力发电机的损失降到最低。
作为优选，所述告警模块还包括第一提示告警；
当风力发电机的温度大于温度感应器的预设值A2且外界风速大于风速感应器的预设值B2同时风力发电机的转速小于转速感应器的预设值C1；
所述运行异常感应模块输出感应信号T2，所述运行异常制动模块受控于感应信号T2启动刹车机构，所述告警模块进行第一提示告警。
采用上述方案，当风力发电机的温度大于温度感应器的预设值A2且外界风速大于风速感应器的预设值B2同时风力发电机的转速小于转速感应器的预设值C1时，说明风力发电机的温度过高不是由于转速的过大造成，也即风力发电机的内部出现故障，直接启动刹车机构的启动，避免发电机烧坏的问题，同时第一提示告警对远程的值班人员进行提醒并区别于提醒告警和严重告警便于远程的值班人员对于风力发电机的运行故障进行区分，进而采取不同的维护措施。
作为优选，所述告警模块还包括第二提示告警；
当风力发电机的温度大于温度感应器的预设值A2且外界风速小于风速感应器的预设值B1；所述运行异常感应模块输出感应信号T3，所述运行异常制动模块受控于感应信号T3启动刹车机构，所述告警模块进行第二提示告警。
采用上述方案，当风力发电机的温度大于温度感应器的预设值A2且外界风速小于风速感应器的预设值B1时，外界风速相对小但风力发电机温度却过高说明此时风力发电机内部出现故障,直接启动刹车机构，避免发电机烧坏的问题，同时第二提示告警对远程的值班人员进行提醒并区别于第一提示告警便于远程的值班人员对于风力发电机的运行故障进行区分，进而采取不同的维护措施。
作为优选，所述告警模块还包括第三提示告警；
当风力发电机的温度小于温度感应器的预设值A2且外界风速大于风速感应器的预设值B2同时风力发电机的转速小于转速感应器的预设值C1，所述告警模块进行第三提示告警。
采用上述方案，当风力发电机的温度小于温度感应器的预设值A2且外界风速大于风速感应器的预设值B2同时风力发电机的转速小于转速感应器的预设值C1，说明风力发电机的转速与外界的风速不匹配也即风力发电机电机内部转子处存在一定的磨损，第三提示告警对远程的值班人员进行提醒并区别于第一提示告警和第二提示告警便于远程的值班人员对于风力发电机的运行故障进行区分，进而采取不同的维护措施。
作为优选，所述远程监控终端还包括用于实时存储所述告警模块运行数据的存储模块，所述存储模块对告警模块中的提醒告警、严重告警、第一提示告警、第二提示告警、第三提示告警分别在本年内所发生的次数以及发生时间进行实时记录。
采用上述方案，存储模块的设置，对告警模块中的提醒告警、严重告警、第一提示告警、第二提示告警、第三提示告警分别在本年内所发生的次数以及发生时间进行实时记录，后期值班人员可从存储模块中获取信息将其输入至计算机对风力发电机的一阶段的告警数据进行分析，更进一步了解风力发电机的工作故障便于采取维护措施。
作为优选，所述远程监控终端还包括调取存储模块中的数据并用于统计数据的统计模块，所述统计模块包括故障概率统计单元，所述故障概率统计单元从存储模块中调取数据并对所述提醒告警、严重告警、第一提示告警、第二提示告警、第三提示告警分别在本年内发生的次数占总体告警次数的百分数以扇形统计图直接反映出来。
采用上述方案，故障概率统计单元，对提醒告警、严重告警、第一提示告警、第二提示告警、第三提示告警分别在本年内发生的次数占总体告警次数的百分数以扇形统计图直接反映出来，便于远程的值班人员对风力发电机在本年内不同的故障情况所占的比例一目了然，便于后期工作人员对风力发电机采取不同的维护措施。
作为优选，所述统计模块还包括人员排班统计单元，所述人员排班统计单元从存储模块中调取数据并对告警模块在每个月份的告警总数以柱状统计图的形式直接反映出来，且所述故障概率统计单元、人员排班统计单元可根据值班人员的需要进行随时切换查看。
采用上述方案，人员排班统计单元，对告警模块在每个月份的告警总次数以柱状统计图的形式直接反映出来，便于远程的值班人员对每个月份的告警次数一目了然，同时使得远程的值班人员根据柱状统计图上每月的告警次数进行不同时间段值班人员的安排，进而使得值班人员的分配更加合理，一定程度上提高值班人员的工作价值。
作为优选，所述远程监控终端包括记录模块，所述记录模块对各年份的扇形统计图和各年份中各月份的柱状统计图进行记录保存，便于值班人员随时调取查看。
采用上述方案，记录模块对扇形统计图和各年份中各月份的柱状统计图进行记录保存，便于远程的值班人员随时调取查看，同时便于后期远程的值班人员对风力发电机进行阶段性的维护，进而进一步延长风力发电机的使用寿命。
作为优选，风力发电机的外壳上安装有微型无线摄像机，所述远程监控终端还包括与微型无线摄像机互相配合用于随时切换便于查看风力发电机运行环境的视频切换模块。
采用上述方案，微型无线摄像机与视频切换模块的配合使用，便于远程的值班人员可随时查看风力发电机周围的环境即像位于风力发电机机组现场。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、感应模块实时对风力发电机运行状况的参数进行检测，远程监控终端配合运行数据传输模块，使得不在风力发电机现场的值班人员也能够第一时间清楚了解风力发电机的运行状况；
2、一旦风力发电机运行状况的参数不在运行异常感应模块的正常预设值范围内，控制模块第一时间对风力发电机就地采取措施，通过远程监控终端并根据风力发电机不同的异常运行状况进行不同的提醒告警和严重告警，同时并对提醒告警和严重告警进行数据的保存和分析，进而可根据分析结果针对不同的时间段进行不同值班人员的安排，使得风力发电机远程监控系统更加智能化并更好的服务于人们的工作。
附图说明
图1为风力发电机远程监控系统的系统框图；
图2为控制单元的系统框图；
图3为工作异常感应模块的系统框图；
图4为运行异常制动模块的系统框图；
图5为远程监控终端的系统框图；
图6为风力发电机远程监控系统的流程示意图。
图中：1、风力发电机；2、控制单元；21、运行异常感应模块；211、温度感应器；212、转速感应器；213、风速感应器；22、运行异常制动模块；221、缓冲机构、222、刹车机构；223、中央处理机构；23、运行数据传输模块；3、远程监控终端；31、告警模块；311、提醒告警；312、严重告警；313、第一提示告警；314、第二提示告警；315、第三提示告警；32、存储模块；33、统计模块；331、故障概率统计单元；332、人员排班统计单元；34、记录模块；35、视频切换模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，风力发电机远程监控系统，包括监控的对象风力发电机1（本实施例中的风力发电机为1500KW），包括与风力发电机1连接的控制单元2、与控制单元2连接供远程值班人员远程实时监控风力发电机1运行状况的远程监控终端3，且风力发电机1上安装有微型无线摄像机。
如图2所示，控制单元2包括输出感应信号T1-n的运行异常感应模块21、连接于运行异常感应模块21并受控于感应信号T1-n对风力发电机1进行制动保护的运行异常制动模块22、对风力发电机1的异常运行的数据进行传输的运行数据传输模块23。运行数据传输模块23包括对风力发电机1异常运行状况进行数据收集的数据收集单元、以及对数据收集单元中的数据进行整合的整合单元、对整合单元中的数据进行传输无线通讯，本实施例中无线通讯可以采用WIFI、3G、4G等现有的无线通讯方式中的一种或多种结合来实现。
如图3所示，运行异常感应模块21包括设置于风力发电机1的转子上用于检测风力发电机1温度的温度感应器211、设置于风力发电机1的转子上用于检测风力发电机1转速的转速感应器212、设置于外界用于检测风轮所受外界风速的风速感应器213；温度感应器211的正常温度预设值为A1-A2，本实施例中A1为0摄氏度，A2为80摄氏度；风速感应器213的正常风速预设值为B1-B2，本实施例中B1为3米/秒,B2为25米/秒,且B1为一般风力发电机1启动的风速，B2为大风需要停机时的风速；转速感应器212的正常转速预设值为C1-C2，本实施例中的风力发电机1工频是50HZ,C1为750转/分钟，C2为1000转/分钟。
如图4所示，运行异常制动模块22包括缓冲机构221、中央处理机构223、刹车机构222。缓冲机构221为风力发电机1设备专用电磁缓冲器，电磁缓冲器设置于机壳内，与机壳固定连接。刹车机构222为风力发电机1设备专用电机刹车片。
如图4所示，中央处理机构223用于控制缓冲机构221和刹车机构222，中央处理机构223内部设置有控制器和检测器，控制器控制缓冲机构221执行的时间，检测器检测风力发电机1的温度并转换成温度检测信号传输至控制器，控制器接收温度检测信号并对温度检测信号进行整合然后分别对缓冲机构221和刹车机构222输出控制中央处理信号以实现对缓冲机构221和刹车机构222的控制，进而更加合理的对风力发电机1采取不同的制动措施。
如图5所示，远程监控终端3可以为计算机、手机、PAD等设备，远程监控终端3包括告警模块31、存储模块32、统计模块33、记录模块34、视频切换模块35。告警模块31包括提醒告警311、严重告警312、第一提示告警313、第二提示告警314、第三提示告警315；本实施例中的提醒告警为发绿光的发光二极管D1，严重告警为发红光的二极管D2，第一提示告警313为频闪二极管D3，第二提示告警314为振动告警，第三提示告警315为扬声器告警。
如图5所示，存储模块32对告警模块31中的提醒告警311、严重告警312、第一提示告警313、第二提示告警314、第三提示告警315分别在本年内所发生的次数以及发生时间进行实时记录。统计模块33包括故障概率统计单元331和人员排班统计单元332。故障概率统计单元331从存储模块32中调取数据并对提醒告警311、严重告警312、第一提示告警313、第二提示告警314、第三提示告警315分别在本年内发生的次数占总体告警次数的百分数以扇形统计图直接反映出来。
如图5所示，人员排班统计单元332从存储模块32中调取数据并对告警模块31在每个月份的告警总数以柱状统计图的形式直接反映出来，且故障概率统计单元331、人员排班统计单元332可根据值班人员的需要进行随时切换查看。人员排班统计单元332包括数据收集装置、数据耦合装置、数据显示装置。记录模块34对各年份的扇形统计图和各年份中各月份的柱状统计图进行记录保存，便于值班人员随时调取查看。
如图6所示，当风力发电机1的温度大于温度感应器211的预设值A2且外界风速大于风速感应器213的预设值B2同时风力发电机1的转速大于转速感应器212的预设值C2，可分析判断风力发电机1的温度过高主要由于风力发电机1的转速过高引起，运行异常感应模块21输出感应信号T1；运行异常制动模块22受控于感应信号T1启动电磁阀，降低风力发电机1的转速，同时告警模块31开启提醒告警，此时二极管D1亮起。
如图6所示，若电磁阀工作J段时间后（J段时间取20分钟），风力发电机1的温度仍大于温度感应器211的预设值A2，刹车机构222也即专用电机刹车片受控于中央处理信号开启运行，电磁阀受控于中央处理信号停止运行，同时告警模块31开启严重告警，此时二极管D2亮起。
如图6所示，风力发电机1的温度大于温度感应器211的预设值A2且外界风速大于风速感应器213的预设值B2同时风力发电机1的转速小于转速感应器212的预设值C2，可分析判断风力发电机1的温度过高不是由于风力发电机1的转速过高引起，极大可能风力发电机1内部出现问题，运行异常感应模块21输出感应信号T2，运行异常制动模块22直接启动刹车机构222也即专用电机刹车片，风力发电机1停止转动，同时告警模块31开启第一提示告警313，此时频闪二极管D3亮起。
如图6所示，风力发电机1的温度大于温度感应器211的预设值A2且外界风速小于风速感应器213的预设值B1，可分析判断风力发电机1的温度过高是由于风力发电机1内部出现问题造成，运行异常感应模块21输出感应信号T3，运行异常制动模块22直接启动刹车机构222也即专用电机刹车片，风力发电机1停止转动，同时告警模块31开启第二提示告警314也即振动告警。
如图6所示，风力发电机1的温度小于温度感应器211的预设值A2且且外界风速大于风速感应器213的预设值B2同时风力发电机1的转速小于转速感应器212的预设值C1，可分析判断风力发电机1的转速与外界风速不匹配，也即电机转子处存在一定的磨损，此时告警模块31开启第三提示告警315也即扬声器响起。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.风力发电机远程监控系统，包括风力发电机(1)，其特征是：还包括与风力发电机(1)连接的控制单元(2)、与控制单元(2)连接供值班人员远程实时监控风力发电机(1)运行状况的远程监控终端(3)；
所述控制单元(2)包括检测风力发电机(1)的运行状况并输出感应信号T1-n的运行异常感应模块(21)、连接于运行异常感应模块(21)并受控于感应信号T1-n对风力发电机(1)进行制动保护的运行异常制动模块(22)、对风力发电机(1)的异常运行数据传输至远程监控终端(3)的运行数据传输模块(23)；
所述远程监控终端(3)包括对风力发电机(1)的运行状况实时监控并进行实时推送的告警模块(31)，所述告警模块(31)包括提醒告警(311)、严重告警(312)；
所述运行异常感应模块(21)包括设置于风力发电机(1)上用于检测风力发电机(1)温度的温度感应器(211)、设置于风力发电机(1)的转子上用于检测风力发电机(1)转速的转速感应器(212)、设置于外界用于检测风轮所受外界风速的风速感应器(213)；
并定义：
温度感应器(211)的温度预设范围为A1-A2，
风速感应器(213)的风速预设范围为B1-B2，
转速感应器(212)的转速预设范围为C1-C2；
所述运行异常制动模块(22)包括受控于感应信号T1用于降低风力发电机(1)转速的缓冲机构(221)；
当风力发电机(1)的温度大于温度感应器(211)的预设值A2且外界风速大于风速感应器(213)的预设值B2同时风力发电机(1)的转速大于转速感应器(212)的预设值C2；所述运行异常感应模块(21)输出感应信号T1，所述运行异常制动模块(22)受控于感应信号T1启动缓冲机构(221)降低风力发电机(1)转子的转速；所述告警模块(31)进行提醒告警；
所述运行异常制动模块(22)还包括用于停止风力发电机(1)转子转动的刹车机构(222)、用于控制刹车机构(222)和缓冲机构(221)的中央处理机构(223)；
所述缓冲机构(221)工作J段时间，所述风力发电机(1)的温度仍大于温度感应器(211)的预设值A2，所述中央处理机构(223)输出中央处理信号分别传输至缓冲机构(221)和刹车机构
(222)，所述缓冲机构(221)受控于中央处理信号停止运行，所述刹车机构(222)受控于中央处理信号开启运行；所述告警模块(31)进行严重告警；
所述告警模块(31)还包括第一提示告警(313)；
当风力发电机(1)的温度大于温度感应器(211)的预设值A2且外界风速大于风速感应器(213)的预设值B2同时风力发电机(1)的转速小于转速感应器(212)的预设值C1；
所述运行异常感应模块(21)输出感应信号T2，所述运行异常制动模块(22)受控于感应信号T2启动刹车机构(222)，所述告警模块(31)进行第一提示告警(313)；
所述告警模块(31)还包括第二提示告警(314)；
当风力发电机(1)的温度大于温度感应器(211)的预设值A2且外界风速小于风速感应器(213)的预设值B1；所述运行异常感应模块(21)输出感应信号T3，所述运行异常制动模块(22)受控于感应信号T3启动刹车机构(222)，所述告警模块(31)进行第二提示告警(314)；
所述告警模块(31)还包括第三提示告警(315)；
当风力发电机(1)的温度小于温度感应器(211)的预设值A2且外界风速大于风速感应器(213)的预设值B2同时风力发电机(1)的转速小于转速感应器(212)的预设值C1，所述告警模块(31)进行第三提示告警(315)。
2.根据权利要求1所述的风力发电机远程监控系统，其特征是：所述远程监控终端(3)还包括用于实时存储所述告警模块(31)运行数据的存储模块(32)，所述存储模块(32)对告警模块(31)中的提醒告警(311)、严重告警(312)、第一提示告警(313)、第二提示告警(314)、第三提示告警(315)分别在本年内所发生的次数以及发生时间进行实时记录。
3.根据权利要求2所述的风力发电机远程监控系统，其特征是：所述远程监控终端(3)还包括调取存储模块(32)中的数据并用于统计数据的统计模块(33)，所述统计模块(33)包括故障概率统计单元(331)，所述故障概率统计单元(331)从存储模块(32)中调取数据并对所述提醒告警(311)、严重告警(312)、第一提示告警(313)、第二提示告警(314)、第三提示告警(315)分别在本年内发生的次数占总体告警次数的百分数以扇形统计图直接反映出来。
4.根据权利要求3所述的风力发电机远程监控系统，其特征是：所述统计模块(33)还包括人员排班统计单元(332)，所述人员排班统计单元(332)从存储模块(32)中调取数据并对告警模块(31)在每个月份的告警总数以柱状统计图的形式直接反映出来，且所述故障概率统计单元(331)、人员排班统计单元(332)可根据值班人员的需要进行随时切换查看。
5.根据权利要求4所述的风力发电机远程监控系统，其特征是：所述远程监控终端(3)包括记录模块(34)，所述记录模块(34)对各年份的扇形统计图和各年份中各月份的柱状统计图进行记录保存，便于值班人员随时调取查看。
6.根据权利要求1所述的风力发电机远程监控系统，其特征是：所述风力发电机(1)的外壳上安装有微型无线摄像机，所述远程监控终端(3)还包括与微型无线摄像机互相配合用于随时切换便于查看风力发电机(1)运行环境的视频切换模块(35)。
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