一种用于风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法技术

一种用于风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法，通过预设工控设备各类型传感器标准信号特征，并将传感器标准信号特征作为比较值输入控制器中作为标准值，再采集各类型传感器实测的信号值作为输入传感器或元器件信号，采取比对方式对比测试输入传感器或元器件信号与标准值，通过对比判断输入传感器或元器件信号是否正常，同时模拟输出各传感器标准信号；提高传感器或元器件诊断、相关线路排查的效率。本发明专利技术通过将输入传感器或元器件信号与标准信号值进行比对，可以实时判断所输入的传感器或元器件信号是否正常，从而判断出传感器或元器件的工作状态。元器件的工作状态。元器件的工作状态。

【技术实现步骤摘要】
一种用于风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法


[0001]本专利技术涉及到一种风力发电机组系统部件的检测方法，尤其是指一种用于风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法，该种用于风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法可以快速准确的判断风力发电机组硬件的故障原因，并进行信号模拟；属于风力发电机组部件控制


技术介绍

[0002]风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的可再生能源能源，因此风力发电作为一种清洁能源发电，目前越来越受到世界各国的高度关注，风力发电行业在近些年以来有着快速的发展。但是另一方面，风力发电机组为复杂的机电一体化设备，为了保证整套系统的正常运转需要实时对整个个系统的各个部件运行状态进行监控；因此在整个系统中设置有大量的检测器件，这些检测器件包括大量的传感器，专有信号采集转换模块，PLC模块等工控元器件都大量地投入使用，并快速迭代。
[0003]可是这些检测硬件设备再运行中会出现这样或那样的问题，导致所采集的数据不准确；这将严重地影响检测的准确性；可以目前对于这些检测传感器的好与坏都必须完全靠检修人员现场检测去度复杂的线路排查、判定，效率很低，而且操作复杂，容易误判，因此及有待对此加以改进。
[0004]通过专利检索没发现有与本专利技术相同技术的专利文献报道，但有与本专利技术有一定关系的论文和专利文献报道，主要有以下几个：1、专利号为CN201310182102.5，名称为“基于模糊Petri网的风电机组液压变桨系统故障诊断方法”，申请人为：华北电力大学的专利技术专利，该专利公开了一种基于模糊Petri网的风电机组液压变桨系统故障诊断方法，属于风电机组液压变桨系统故障诊断
确定顶事件，再找出事件发生的直接原因，依此类推，直到找出导致系统故障的最底层原因，建立液压变桨距系统故障Petri网模型；由各库所间关系获得液压变桨系统各故障库所的可达集合等；分析故障库所的立即可达集合等，根据模糊产生式规则、变迁触发规则和模糊推理算法，确定故障产生原因及故障库所可信度，实现风电机组液压变桨距系统的故障诊断。
[0005]2、《可再生能源》2017年2月，第35卷，第2期，作者肖成、刘作军、张磊发表了“基于SCADA系统的风电变桨故障预测方法研究”，该论文公开了对未来30min的风电机组变桨故障进行预测，通过分析变桨系统潜在故障，制定维护保养计划；针对兆瓦级风电机组，分析SCADA系统的数据，提取变桨距系统故障特征；从风速、风向、桨距角和电机转速的输入、输出关系出发，应用多元线性回归分析和BP神经网络分别对变桨系统进行模型训练，对比两种算法的预测能力。通过分析故障预测模型性能指标、误差指标和输出数据图形可知，BP神经网络在风电变桨系统中的故障预测效果优于多元线性回归预测。
[0006]3、《中国电子科学研究院学报》2007年8月，第4期，作者苏建元, 俞华, 王大伟, 方建发表了“工业控制系统的功能安全与故障诊断关键技术研究”，该论文公开了
功能安全的主要研究内容和故障诊断的相关理论与算法, 分析了它们之间的关系, 围绕系统生命周期探讨了工业控制系统功能安全的一般设计方法和安全措施, 通过分析进一步明确了它们的研究范围, 对提高安全控制系统的设计和管理水平具有一定的指导意义；主要讨论功能安全和故障诊断的基本概念 、功能安全等级的评估技术、故障诊断的主要算法等, 尽力理清功能安全和故障诊断主要理论和关键技术。
[0007]通过对上述这些专利和论文的仔细分析，这些专利虽然分别涉及了对风力发电机组的故障诊断分析或工业控制系统的故障诊断分析研究，也提出了一些对风力发电机组故障的分析处理方案，但通过仔细分析，该些专利和论文对都风力发电机组故障的分析处理存在局限性，尤其是缺少对传感器本身的检查与自主判断，因此在实际应用过程中仍会出现前面所述的问题，所以仍有待进一步加以研究改进。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于针对现有风力发电机组故障的分析处理存在局限性，缺少对传感器本身的检查与自主判断的不足，提出一种新的风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法，该种风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法能对风力发电机组的所有风力发电机组硬件信号的状态进行诊断及信号模拟，以便及时发现故障工况检测部件，有效地提高风电机组运行的可维护性、稳定性和可靠性。
[0009]为了达到这一目的，本专利技术提供了一种用于风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法，通过预设工控设备各类型传感器标准信号特征，并将传感器标准信号特征作为比较值输入控制器中作为标准值，再采集各类型传感器实测的信号值作为输入传感器或元器件信号，通过比对方式对比测试输入传感器或元器件信号与标准值，通过对比判断输入传感器或元器件信号是否正常；同时模拟输出各传感器标准信号；提高传感器或元器件诊断、相关线路排查的效率。
[0010]进一步地，所述的将传感器标准信号特征作为比较值输入控制器中作为标准值是将数字量、模拟量、通讯协议的各种传感器或元器件所发出的正常的信号值得特征作为标准值。
[0011]进一步地，所述的采集各类型传感器实测的信号值作为输入传感器或元器件信号是将实际上各种数字量、模拟量、通讯协议的传感器或元器件所传输的信号特征作为测试输入传感器或元器件信号。
[0012]进一步地，所述的对比判断输入传感器或元器件信号是否正常包括信号诊断和信号模拟两个方面；通过信号诊断和信号模拟给出被测器件功能是否正常的判断值，以及被测线路及PLC模块功能是否正常。
[0013]进一步地，所述的信号诊断用于判定风电机组上传感器或元器件功能是否正常，操纵步骤如下：1）将被测器件连接至设备对外信号输入接口，通过设备人机交互界面上选择被测器件类型等信息；2）设备信号采集单元将被测器件信号采集后发送给设备处理单元；3）设备处理单元根据预设程序解析被测器件信号；4）在人机交互界面上显示被测器件型号解析值，并给出被测器件功能是否正常的
判断值。
[0014]进一步地，所述的信号模拟用于判定风电机组传感器后端的线路及PLC模块功能是否正常，操纵步骤如下：1）将设备对外信号输出接口连接至传感器对应的线路；2）在设备人机交互界面上选取待模拟的信号，建立传感器模拟的标准信号；3）通过设备处理单元根据预设程序周期采集各类型传感器实测的实测信号值作为输入传感器或元器件信号；4）操作人员对比设备人机交互界面的实测信号值与PLC模块HMI上标准信号显示值；5）通过对比判断被测线路及PLC模块功能是否正常。
[0015]一种用于风力发电机组硬件信号的诊断及模拟系统，包括：电源模块、处理单元、信号采集单元、信号模拟输出单元、存储单元、通讯模块、人机交互面板；所述电源模块进行电源管理；所述处理单元为系统的核心，信号采集单元采集的各类信号处理后，送入处理单元与存储单元标准信号作对比分析、存储，并由处理单元给出诊断结果；所述信号采集单元通过对外信号输入接口接入待诊断的传感器或元器件，采集及处理传感器或元器件的输入信号；所述信号模拟单元通过对外信号输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法，其特征在于：通过预设工控设备各类型传感器标准信号特征，并将传感器标准信号特征作为比较值输入控制器中作为标准值，再采集各类型传感器实测的信号值作为输入传感器或元器件信号，通过比对方式对比测试输入传感器或元器件信号与标准值，通过对比判断输入传感器或元器件信号是否正常；同时模拟输出各传感器标准信号；提高传感器或元器件诊断、相关线路排查的效率。2.如权利要求1所述的用于风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法，其特征在于：所述的将传感器标准信号特征作为比较值输入控制器中作为标准值是将数字量、模拟量、通讯协议的各种传感器或元器件所发出的正常的信号值得特征作为标准值。3.如权利要求1所述的用于风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法，其特征在于：所述的采集各类型传感器实测的信号值作为输入传感器或元器件信号是将实际上各种数字量、模拟量、通讯协议的传感器或元器件所传输的信号特征作为测试输入传感器或元器件信号。4.如权利要求1所述的用于风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法，其特征在于：所述的对比判断输入传感器或元器件信号是否正常包括信号诊断和信号模拟两个方面；通过信号诊断和信号模拟给出被测器件功能是否正常的判断值，以及被测线路及PLC模块功能是否正常。5.如权利要求4所述的用于风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法，其特征在于：所述的信号诊断用于判定风电机组上传感器或元器件功能是否正常，操纵步骤如下：1）将被测器件连接至设备对外信号输入接口，通过设备人机交互界面上选择被测器件类型等信息；2）设备信号采集单元将被测器件信号采集后发送给设备处理单元；3）设备处理单元根据预设程序解析被测器件信号；4）在人机交互界面上显示被测器件型号解析值，并给出被测器件功能是否正常的判断值。6.如权利要求4所述的用于风力发电机组硬件信号的诊断及模拟方法，其特征在于：所述的信号模拟用于判定风电机组传感器后端的线路及PLC模块功能是否正常...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘铁飞，胡进荣，杨井润，申亮，袁泉，黄睿，田文强，代娟娟，乐智明，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：