[發(fā)明專利]基于物聯(lián)網(wǎng)的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210073541.8
• 申請(qǐng)日: 2012-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102541042A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫燕華;趙飛;周剛;蘆敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 南京君陶專利商標(biāo)代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)涉及離網(wǎng)型小型風(fēng)電站的監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)、面向多區(qū)域多機(jī)組的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法。

背景技術(shù)

風(fēng)能是一種取之不盡、用之不竭的清潔環(huán)保的可再生能源，將成為21世紀(jì)最主要的綠色能源之一。風(fēng)況是影響風(fēng)力發(fā)電設(shè)備效率的主要因素，年平均風(fēng)速大于6m/s的地區(qū)適宜建造大型并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，而年平均風(fēng)速為3~5m/s的地區(qū)由于風(fēng)力小、不穩(wěn)定，宜應(yīng)用小型離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。我國(guó)占全國(guó)土地76%的地區(qū)年平均風(fēng)速都在3~5m/s，因此發(fā)展小型離網(wǎng)型風(fēng)電站對(duì)我國(guó)有特別重要的意義。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是風(fēng)力發(fā)電站的關(guān)鍵設(shè)備，為了提高小型離網(wǎng)型風(fēng)電站運(yùn)行的安全可靠性和使用壽命，研究開(kāi)發(fā)離網(wǎng)型小型風(fēng)電機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)是一項(xiàng)十分重要的工作。

目前國(guó)內(nèi)外在風(fēng)電機(jī)組的在線監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)方面已經(jīng)進(jìn)行了一定的研究。國(guó)外許多大型風(fēng)電廠都配置了風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如Flender、Clipper、NRG等公司。國(guó)內(nèi)外已有的風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和的風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測(cè)方法大多是針對(duì)大型并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)的，而小型離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與大型并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在偏航系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)上有較大的差別，因而不適用于小型離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述不足之處提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法，使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)風(fēng)速、風(fēng)向和塔桿振動(dòng)情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸，通過(guò)有線方式采集發(fā)電機(jī)電流、發(fā)電機(jī)電壓、蓄電池組電壓等數(shù)據(jù)匯總給風(fēng)機(jī)控制器；當(dāng)所采集的數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)先設(shè)定的安全值時(shí)風(fēng)機(jī)制控制器對(duì)風(fēng)機(jī)實(shí)施剎車和卸荷等保護(hù)性措施；將本地各風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)經(jīng)集線器匯總至工控機(jī)，工控機(jī)再將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器提供的存儲(chǔ)計(jì)算統(tǒng)計(jì)功能可以在線實(shí)時(shí)查詢各風(fēng)電機(jī)組當(dāng)前和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)預(yù)警和進(jìn)行遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)機(jī)控制；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了面向多區(qū)域多機(jī)組的小型離網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組在線監(jiān)控。

基于物聯(lián)網(wǎng)的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：基于物聯(lián)網(wǎng)的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)包括風(fēng)電機(jī)組、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、集線器、工控機(jī)、服務(wù)器和用戶端；風(fēng)電機(jī)組包括風(fēng)力機(jī)主體、塔桿和控制供電系統(tǒng)；風(fēng)力機(jī)主體包括風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、回轉(zhuǎn)體和減震器；控制供電系統(tǒng)包括剎車控制器、風(fēng)機(jī)控制器、蓄電池組、逆變器和卸荷箱；風(fēng)力機(jī)主體安裝在室外塔桿上，控制供電系統(tǒng)、集線器和工控機(jī)安裝在控制室內(nèi)，風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)風(fēng)機(jī)控制器整流變成直流電并儲(chǔ)存在蓄電池組內(nèi)，蓄電池組輸出的直流電經(jīng)過(guò)逆變器逆變成交流電后供給用電電器工作；風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)和蓄電池組分別通過(guò)電纜與風(fēng)機(jī)控制器相連接，風(fēng)機(jī)控制器內(nèi)裝有電壓傳感器和電流傳感器。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由至少兩個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)具有信號(hào)采集、自組網(wǎng)和無(wú)線通信功能，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)風(fēng)速、風(fēng)向和塔桿振動(dòng)情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸。無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)包括終端節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)，終端節(jié)點(diǎn)安裝在風(fēng)電機(jī)組的塔桿頂部的維修平臺(tái)上，匯聚節(jié)點(diǎn)安裝在風(fēng)電機(jī)組控制室內(nèi)；在所述終端節(jié)點(diǎn)內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要安裝相應(yīng)的傳感器用于監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況，所安裝的傳感器至少包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器和振動(dòng)傳感器；終端節(jié)點(diǎn)周期性地采集風(fēng)速、風(fēng)向和塔桿振動(dòng)等數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)Zigbee協(xié)議無(wú)線發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)將接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)RS485協(xié)議有線傳輸給集線器。集線器匯總各風(fēng)機(jī)控制器和匯聚節(jié)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，并和工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。工控機(jī)對(duì)集線器上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析并將數(shù)據(jù)經(jīng)Internet或GPRS傳輸至服務(wù)器，當(dāng)工控機(jī)檢測(cè)到風(fēng)速或振動(dòng)超過(guò)工控機(jī)內(nèi)的預(yù)設(shè)值時(shí)，工控機(jī)向風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出指令控制風(fēng)機(jī)剎車。

所述的匯聚節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成星型拓?fù)洌粋€(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)最多可帶255個(gè)終端節(jié)點(diǎn)。?

風(fēng)機(jī)控制器內(nèi)裝有的電壓傳感器和電流傳感器可以實(shí)時(shí)檢測(cè)發(fā)電機(jī)電流、發(fā)電機(jī)電壓和蓄電池組電壓，當(dāng)所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)超過(guò)風(fēng)機(jī)控制器內(nèi)預(yù)先設(shè)定的安全值時(shí)，風(fēng)機(jī)制控制器對(duì)風(fēng)機(jī)實(shí)施剎車和卸荷等保護(hù)性措施；所述的剎車過(guò)程為：風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出信號(hào)給剎車控制器，剎車控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)推桿，使得風(fēng)電機(jī)組剎車；所述的卸荷過(guò)程為：風(fēng)機(jī)控制器停止向蓄電池組充電，并將風(fēng)機(jī)發(fā)出的電能通過(guò)卸荷箱消耗掉。??