[發明專利]風力發電機組槳葉槳引線斷線測試、在線監測系統及方法

在審

• 申請號: 202210263816.8
• 申請日: 2022-03-17
• 公開（公告）號: CN114607572A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 盧茂茂;王金明;劉鈺磊;肖盛忠;張飛;王飛;李陽;高鷺;郝斌;郭靖;金鑫
• 申請（專利權）人: 內蒙古華電玫瑰營風力發電有限公司;內蒙古科技大學
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;F03D80/30;G01R31/54
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 郭建軍

1.一種風力發電機組槳葉避雷線斷線測試系統，包括槳葉、布置在槳葉內的避雷線，避雷線自槳葉的葉尖處布置到槳葉的葉根處；其特征在于：在槳葉葉尖處布置有無源傳感系統，在葉根處布置有高頻電磁脈沖裝置，其中高頻電磁脈沖裝置包括有高頻傳感器；在處于輪轂處設置有機組邊緣終端設備；高頻電磁脈沖裝置向避雷線上加載高頻電磁脈沖信號，通過無源傳感系統收到電磁脈沖后由無源控制芯片發出具有編碼特征的載波高頻脈沖，通過傳感器反向耦合到避雷線葉尖處，沿避雷線向葉根處傳播，由葉根處高頻傳感器采集載波脈沖信號，能夠接收到完整的載波高頻信號的編碼即為認定避雷線未斷線。

2.根據權利要求1所述的風力發電機組槳葉避雷線斷線測試系統，其特征在于：對每一個槳葉上的無源傳感系統進行編碼，無源傳感系統發出的編碼的載波高頻信號被接收后，通過后續電路處理讀出載波信號編碼，每個槳葉編碼具有唯一性，從而確定避雷線故障的槳葉。

3.根據權利要求1所述的風力發電機組槳葉避雷線斷線測試系統，其特征在于：無源傳感系統設置在風力發電機組槳葉葉尖處的內側，與避雷線非接觸式安裝。

4.根據權利要求1所述的風力發電機組槳葉避雷線斷線測試系統，其特征在于：風力發電機的槳葉葉根處布置的高頻電磁脈沖裝置，利用其上的高頻傳感器來接收避雷線上的高頻脈沖信號。

5.根據權利要求1所述的風力發電機組槳葉避雷線斷線測試系統，其特征在于：機組邊緣終端設備布置于輪轂避雷線下引線上，用于接收葉根處的高頻傳感器所采集的葉片編碼等信息，通過有線或無線的方式與上位機進行信息交互。

6.一種風力發電機組避雷線斷線在線監測系統，其特征在于，包括：葉尖無源傳感系統、高頻電磁脈沖裝置、機組邊緣終端設備、上位機，其中；

所述高頻電磁脈沖裝置包括：高頻電磁脈沖裝置，高頻傳感器，高頻電磁脈沖裝置具有雙向收發信號的功能；

所述無源傳感系統包括：無源控制器芯片、高頻收發線圈、散射調制/解調電路、存儲器；葉尖無源傳感系統具有雙向收發信號的功能；

所述的機組邊緣終端設備包括：輪轂接地傳感器、邊緣計算終端；所述的輪轂接地傳感器包括：接地高頻信號接收線圈、阻抗匹配電路、防雷保護器、屏蔽系統；所述的邊緣計算終端包括：光電隔離系統、信號采集系統、信號處理系統、通信單元；機組邊緣終端設備用以處理載波高頻信號并將其與上位機進行通訊；

所述的上位機包括：通信系統、安全隔離系統、監測系統、歷史數據分析、斷線報警系統、信息加密；可雙向實現上位機與邊緣設備之間通信的安全。

7.一種風力發電機槳葉避雷線斷線在線監測方法，其特征是，包括如下步驟：

步驟一：于槳葉葉尖處布置無源傳感系統，要求無源傳感系統與避雷線非接觸連接；用以接收高頻電磁脈沖，并進行儲能，并將高頻電磁脈沖轉化為葉尖處無源傳感系統信號發射系統所需要的電能，在接收到電能后，能夠發射包含葉片編碼等信息的高頻載波脈沖；

步驟二：于槳葉葉根處布置高頻電磁脈沖裝置和高頻傳感器；利用高頻電磁脈沖裝置每隔一定時間向避雷線上加載高頻脈沖信號；高頻傳感器用以接收來自無源傳感系統所發射的高頻載波脈沖，然后由后續電路對包含信息的載波脈沖進行解調，獲取斷線情況及葉片編碼等信息；

步驟三：于輪轂避雷線下引線上布置機組邊緣終端設備，該設備可以實現與上位機之間通過有線或者無線的方式進行雙向通訊，并且該設備能夠對葉尖無源傳感系統傳送回來的載波脈沖中的信息進行讀取，將其中的信息發送至上位機終端；

步驟四：葉根處的高頻電磁脈沖裝置每隔一定時間向避雷線上加載高頻脈沖波，高頻脈沖波以橫波的形式向葉尖處的無源傳感系統傳播，脈沖波傳輸至葉尖處時，無源傳感系統的天線將高頻脈沖波捕獲，并且耦合出感應電壓，為無源傳感系統提供發射脈沖波的能量；

步驟五：無源傳感系統在獲得發射脈沖所需的能量后，向避雷線上加載一個包含葉片編碼等信息的脈沖波，脈沖波沿避雷線向葉根處的高頻電磁脈沖裝置傳播，高頻電磁脈沖裝置在接收到該脈沖波后，通過相應元件及電路對該脈沖波進行解析，獲取脈沖波上所攜帶的避雷線信息，而后將這些信息傳輸到機組邊緣終端設備，由機組邊緣終端設備通過有線或者無線的傳輸方式向上位機發送這些信息；

若上位機能夠接收到完整的載波高頻信號脈沖，則表明避雷線完好；

若上位機未能接收到載波高頻脈沖，則表明避雷線徹底斷線，上位機發出警報，提示將對應的槳葉進行維修或更換。