一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及风电场设备/设施监测领域，具体涉及一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统。其采用模块化方式，能实时对风电场升压变电站防雷设施与风电场的风机运行状态进行监测，使风电场防雷设施及风机运行状态检测完成了“周期巡检”向“状态检修”的改变。本实用新型专利技术的技术方案包括铁塔运行状态在线监测装置和防雷设施智能在线监测系统，铁塔运行状态在线监测装置与防雷设施智能在线监测系统连接，其特征在于：还包括通信管理机、风机运行状态在线监测装置和后台系统，所述的防雷设施智能在线监测系统、风机运行状态在线监测装置和后台系统分别与通信管理机连接。

An On-line Monitoring System for Lightning Protection Facilities and Operating State of Wind Fans in Wind Farm

The utility model relates to the field of wind farm equipment/facilities monitoring, in particular to an on-line monitoring system for wind farm lightning protection facilities and fan operation status. The modularization method can monitor the lightning protection facilities of wind farm boost substation and the operation status of wind farm wind turbines in real time, so that the detection of lightning protection facilities of wind farm and the operation status of wind turbines can complete the change from \periodic inspection\ to \condition maintenance\. The technical scheme of the utility model includes an on-line monitoring device for tower operation status and an intelligent on-line monitoring system for lightning protection facilities. The on-line monitoring device for tower operation status is connected with an intelligent on-line monitoring system for lightning protection facilities. The features of the utility model include a communication manager, an on-line monitoring device for fan operation status and a background system. The intelligent on-line monitoring system for lightning protection facilities, the on-line monitoring device for fan operation status and the background system are respectively connected with the communication manager.

【技术实现步骤摘要】
一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统
本技术涉及风电场设备/设施监测领域，具体涉及一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统。
技术介绍
随着国民经济的迅速发展，对绿色能源的需求和供电可靠性的要求越来越高，风力作为新能源发电的重要组成部分，担负着清洁能源提供的重要任务。因此，风力发电的安全、可靠、稳定运行就显得尤为重要。由于风电场所处位置使得风机容易受雷击伤害，由此导致风机在运行过程中存在很大的安全隐患，目前主要靠人工周期性巡检检查，需要有一套风机运行状态在线监测系统来对风机运行状态进行在线监测。另外，为了避免和减小因雷电带来的安全隐患，风电场都采取了防雷接地与过电压保护设计，并对防雷设施进行周期性巡检，也需要一套系统来对风电场防雷设施进行在线监测。
技术实现思路
本技术目的是提供一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统，其采用模块化方式，能实时对风电场升压变电站防雷设施与风电场的风机运行状态进行监测，使风电场防雷设施及风机运行状态检测完成了“周期巡检”向“状态检修”的改变。为解决现有技术存在的问题，本技术的技术方案是：一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统，包括铁塔运行状态在线监测装置和防雷设施智能在线监测系统，铁塔运行状态在线监测装置与防雷设施智能在线监测系统连接，其特征在于：还包括通信管理机、风机运行状态在线监测装置和后台系统，所述的防雷设施智能在线监测系统、风机运行状态在线监测装置和后台系统分别与通信管理机连接。所述的风机运行状态在线监测装置包括CPU模块、电缆金属护套接地监测模块、接地网电阻监测模块、接地引下线监测模块、风机运行姿态监测模块、跨步电压监测模块、接触电压监测模块、避雷针监测模块和告警模块；所述的电缆金属护套接地监测模块、接地网电阻监测模块、接地引下线监测模块、风机运行姿态监测模块、跨步电压监测模块、接触电压监测模块、避雷针监测模块和告警模块分别与CPU模块连接。所述的后台系统包括状态监测工作站、通信模块和远程智能监控终端；所述的远程智能监控终端通过网络与通信模块连接，通信模块与状态监测工作站连接。所述的CPU模块的型号为EM9170。与现有技术相比，本技术的优点如下：本技术针对风电场防雷设施及风机运行状态的在线监测，实现了从无到有的转变，采用模块化方式，结合现有的有线/无线通信技术，做到了对风电场防雷设施及风机运行状态的在线监测。对比现状，优点如下:风电场防雷设施及风机运行状态在线监测的从无到有；系统采用模块化方式，能对风电场防雷设施与风机运行状态进行实时在线监测；通过通信管理机，完成多装置，多协议设备，多通信方式的互联；实现了后台系统的在线监控与远程智能监控终端移动化监测。附图说明图1是本技术结构模块图；图2为本技术接地网电阻监测模块原理框图；图3为本技术接地引下线监测模块原理框图；图4为本技术风机运行姿态监测模块原理框图；图5为本技术跨步电压监测模块原理框图；图6为本技术接触电压监测模块原理框图；附图标记说明：1-通信管理机，2-防雷设施智能在线监测系统，3-铁塔运行状态在线监测装置，4-风机运行状态在线监测装置，5-后台系统；401-CPU模块，402-电缆金属护套接地监测模块，403-接地网电阻监测模块，404-接地引下线监测模块，405-风机运行姿态监测模块，406-跨步电压监测模块，407-接触电压监测模块，408-避雷针监测模块，409-告警模块；501-状态监测工作站，502-通信模块，503-远程智能监控终端。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本实施例提供一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统，包括通信管理机1、防雷设施智能在线监测系统2、铁塔运行状态在线监测装置3、风机运行状态在线监测装置4和后台系统5，防雷设施智能在线监测系统2与铁塔运行状态在线监测装置3连接，所述的防雷设施智能在线监测系统2、风机运行状态在线监测装置4和后台系统5分别与通信管理机1连接。通信管理机1采用XHT-200通信管理机；所述的风机运行状态在线监测装置4包括CPU模块401（CPU模块401的型号为EM9170）、电缆金属护套接地监测模块402、接地网电阻监测模块403、接地引下线监测模块404、风机运行姿态（沉降/倾斜）监测模块405、跨步电压监测模块406、接触电压监测模块407、避雷针监测模块408和告警模块409；所述的电缆金属护套接地监测模块402、接地网电阻监测模块403、接地引下线监测模块404、风机运行姿态监测模块405、跨步电压监测模块406、接触电压监测模块407、避雷针监测模块408和告警模块409分别与CPU模块401连接，从而完成风机运行状态的在线监测，其中408避雷针监测模块采用XHBJD-900。所述的后台系统5用来完成系统的状态监测与移动化智能监控，包括状态监测工作站501、通信模块502和远程智能监控终端503；所述的远程智能监控终端503通过网络与通信模块502连接，通信模块502与状态监测工作站501连接。本技术防雷设施智能在线监测系统2和风机运行状态在线监测装置4都通过通信管理机1与后台系统5相连，再由Internet网络6的接入完成系统移动化监测需求，从而形成了整个系统的有线/无线连接，完成了对风电场防雷设施及风机运行状态的在线监测。铁塔运行状态在线监测装置3的结构在专利号2017206748782中已经公开。防雷设施智能在线监测系统2的结构在专利号2017206747648中已经公开。参加图2：其中，Ⅲ与Ⅺ为接地极，UⅧ表示Ⅷ处的电压，UⅩ表示Ⅹ处的电压，IⅡ表示Ⅱ处的电流。CPU401发出PWM信号，经过信号发生电路403-1驱动升压电路403-2，从Ⅰ输出测试电流到接地极Ⅲ，CPU401控制信号采集电路403-3采集Ⅱ处的输出电流IⅡ与Ⅷ处的输出电压UⅧ，如果Ⅱ处无电流则测试回路开路，如果有电流则采集Ⅹ处的电压UⅩ，根据R=U/I,则可以计算出接地网电阻R=UⅩ/IⅡ。CPU401通过发送PWM信号，经过信号发生电路403-1模块后驱动升压电路403-2模块，升压电路403-2模块输出测试电流Ⅰ经测试点Ⅱ到接地极Ⅲ,接地极Ⅲ经过地Ⅴ流Ⅳ处。同时信号采集电路403-3通过Ⅵ流向Ⅱ处采集数据，通过Ⅶ流向Ⅷ处采集数据，通过Ⅸ流向地网Ⅻ处并采集Ⅹ处数据，信号采集电路将采集的数据返回CPU401，进行运算。参加图3：其中，404-4为接地引下线，UⅤ表示Ⅴ处的电压，IⅡ表示Ⅱ处的电流。CPU401发出PWM信号，经过信号发生电路404-1驱动升压电路404-2，从Ⅰ输出测试电流到接地引下线404-4，CPU401控制信号采集电路采404-3采集Ⅱ处的输出电流与Ⅴ处的输出电压，如果Ⅱ处无电流则测试回路开路，如果有电流则采集Ⅴ处的电压，根据R=U/I,则可以计算出接地引下线电阻R=UⅤ/IⅡ。CPU401通过发送PWM信号，经过信号发生电路404-1模块后驱动升压电路404-2模块，升压电路404-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统，包括铁塔运行状态在线监测装置（3）和防雷设施智能在线监测系统（2），铁塔运行状态在线监测装置（3）与防雷设施智能在线监测系统（2）连接，其特征在于：还包括通信管理机（1）、风机运行状态在线监测装置（4）和后台系统（5），所述的防雷设施智能在线监测系统（2）、风机运行状态在线监测装置（4）和后台系统（5）分别与通信管理机（1）连接。

【技术特征摘要】
1.一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统，包括铁塔运行状态在线监测装置（3）和防雷设施智能在线监测系统（2），铁塔运行状态在线监测装置（3）与防雷设施智能在线监测系统（2）连接，其特征在于：还包括通信管理机（1）、风机运行状态在线监测装置（4）和后台系统（5），所述的防雷设施智能在线监测系统（2）、风机运行状态在线监测装置（4）和后台系统（5）分别与通信管理机（1）连接。2.根据权利要求1所述的一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统，其特征在于：所述的风机运行状态在线监测装置（4）包括CPU模块（401）、电缆金属护套接地监测模块（402）、接地网电阻监测模块（403）、接地引下线监测模块（404）、风机运行姿态监测模块（405）、跨步电压监测模块（406）、接触电压监测模块（407）、避雷针监测模块（...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清华，容江伟，方辽原，
申请(专利权)人：西安西翰电力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61