[發明專利]具備數據異常實時監測的多微處理器垂直軸風力發電測試裝置

有效

• 申請號: 201710770149.1
• 申請日: 2015-10-27
• 公開（公告）號: CN107448363B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 吳愛華;茅靖峰;吳國慶;張旭東;吳樹謙;邱愛兵;張新松;易龍芳;成義;申海群
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G06F11/00
• 分類號: G06F11/00;F03D17/00;F03D7/06
• 代理公司: 南通市永通專利事務所(普通合伙) 32100
• 代理人: 葛雷

本發明公開了一種具備數據異常實時監測的多微處理器垂直軸風力發電測試裝置，主要由現場測量與處理設備和上位機智能顯示設備組成。現場測量與處理設備包括空氣動力測量模塊、發電功率測量模塊、垂直軸偏振測量模塊、電磁與噪聲測量模塊、數據監測處理模塊。數據監測處理模塊的微處理器內具有數據異常判測算法，能夠判別測量數據是否異常。現場測量與處理設備內部采用Zigbee無線通訊，并采用風光儲方式供電。現場測量與處理設備與上位機智能顯示設備采用WiFi無線通訊。本發明通過多傳感器檢測、無線網路通訊、多微處理器運算等技術，使之具有安裝方便、測試可靠、功能模塊化、組網靈活、界面友好、易維護等特點。

本申請是申請號：201510705694.3、申請日：2015.10.27、名稱“基于分布式檢測和數據判測的垂直軸風力發電測試裝置”的分案申請。

技術領域

本發明涉及風力發電系統集成監測領域，是一種基于分布式檢測和數據判測的垂直軸風力發電測試裝置。

背景技術

“裝備要發展，測試須先行”。中小型風力發電設備從設計、試制直到生產和維護過程中都離不開驗證與測試。而由于風能利用的自然特殊性，設備無論是在研發初期的風洞測試，還是樣機或產品的現場運行監測，基于人工方式和有線傳輸方式的數據采集過程都極為不便。

基于有線傳輸方式的風力發電系統分布式多傳感器連接過程異常繁瑣復雜、測試人員的勞動強度大。在風洞狹小的空間內測試，還會因導線走線方式的不同造成局部風場的畸變，影響測試精度，甚至因導線脫落造成旋轉軸的纏繞，導致嚴重事故。在風力發電運行現場，由于機組現場安裝的地理和氣象條件較惡劣，如郊區或市區中的地勢高處、屋頂等，長期大量的人工數據采集極為不便，過長的導線也會造成嚴重的信號衰減和干擾。

因此，依據風機發電設備的實際應用需求，應用基于無線通訊分布式傳感器網絡的運行狀態參數的智能測試系統平臺，對風力發電產品的整個生命周期具有重要意義，并具有良好的應用、實用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構合理，安裝方便、測試可靠、易維護的基于多網絡融合和分布式傳感的垂直軸風力發電監測裝置。

本發明的技術解決方案是：

一種基于多網絡融合和分布式傳感的垂直軸風力發電監測裝置，其特征是：包括現場測量與處理設備，現場測量與處理設備與上位機智能顯示設備通訊；所述現場測量與處理設備包括空氣動力測量模塊、發電功率測量模塊、垂直軸偏振測量模塊、電磁與噪聲測量模塊，上述各測量模塊與數據監測處理模塊通訊；所述垂直軸偏振測量模塊包括3個雙軸磁阻傳感器，分別安裝于垂直軸風輪機主軸的頂端、底端和風力發電機轉子出軸端；所述各測量模塊包括微處理器和Zigbee無線通訊接口；所述數據監測處理模塊包括微處理器、Zigbee無線通訊接口和WiFi無線通訊接口；上述各測量模塊通過各自Zigbee無線通訊接口與數據監測處理模塊的Zigbee無線通訊接口通訊；所述上位機智能顯示設備的WiFi無線通訊接口與數據監測處理模塊的WiFi無線通訊接口通訊；

所述數據監測處理模塊的微處理器采用數據異常判測算法；所述數據異常判測算法包括如下步驟：

(1)獲取發電機發電功率P_e和角速度ω的實時測量值；

(2)按下式計算出垂直軸風輪機的機械功率觀測值

式中，J為垂直軸風輪機的轉動慣量；z₁，z₂為狀態變量；L為正常系數。

(3)獲取垂直軸風輪機機械功率P_m的實時測量值；

(4)將計算出的機械功率觀測值和機械功率P_m的實時測量值進行比較，如果二者偏差小于15％，則可判定“測量數據正常”，否則判定“測量數據異常”。