一种基于云上云架构的新能源发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于云上云架构的新能源发电系统，包括：下云，用于采集风机数据，对所述风机数据进行处理，获取风电机组塔筒状态、风力机变桨系统状态、风力发电机组叶片状态、风电机组功率状态、齿轮箱轴承状态数据；上云，用于存储风电机组塔筒状态、风力机变桨系统状态、风力发电机组叶片状态、风电机组功率状态、齿轮箱轴承状态数据，并利用各种状态数据进行综合决策，将决策指令发送至下云，控制风机机组运行。本发明专利技术实现了风力发电一体化，减少重复建设，降低风力发电成本投入，及时排查安全隐患。查安全隐患。查安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
一种基于云上云架构的新能源发电系统


[0001]本专利技术涉及风力发电设备领域，特别是一种基于云上云架构的新能源发电系统。

技术介绍

[0002]近几年，随着信息技术的不断发展，从风电场建造特点来看，管理模式更加趋于将数字化网络化和智能化等高科技信息技术融入至风电场管理，先进的管理模式直接影响着风电场运维管理效率，利用智能化操作系统对事故现场进行诊断，降低事故发生率，将风机运行与电网协同有机结合起来，准确而高效的完成电网调度指令，为竞价上网打下坚实的基础。
[0003]目前行业内已实现光伏发电一体化，将数据采集、大数据分析、工控系统、边缘计算集成到逆变单元，计算出结果数据后，传输至后台控制。但是目前未实现风电发力一体化，当前风力发电常规架构是分散数据采集及工控的方式，这种架构下不能适应信息化要求，后续进行新能源场站接入集控中心时，增加工作量及成本，同时，这种架构不便于风力发电站和风力发电机组的管理，当风力发电站和风力发电机组出现异常情况或故障时，只能人工检修处理，不能及时发现故障情况，无法及时排查安全隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于云上云架构的新能源发电系统，实现风力发电一体化，减少重复建设，降低风力发电成本投入，及时排查安全隐患。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于云上云架构的新能源发电系统，包括：
[0006]下云，用于采集风机数据，对所述风机数据进行处理，获取风电机组塔筒状态、风力机变桨系统状态、风力发电机组叶片状态、风电机组功率状态、齿轮箱轴承状态数据；
[0007]上云，用于存储风电机组塔筒状态、风力机变桨系统状态、风力发电机组叶片状态、风电机组功率状态、齿轮箱轴承状态数据，并利用各种状态数据进行综合决策，将决策指令发送至下云，控制风机机组运行。
[0008]本专利技术设置了上云(管理云)和下云(基础云)，下云可以采集风电机组数据，并进行状态分析，上云获取风电机组各个部分的状态数据后，进行综合决策，可以及时发现风力发电机组或风力发电站的故障情况，及时排查安全隐患；当新的发电站需要接入时，只需要接入到对应的下云接口，即可实现统一管理和调度。本专利技术实现了风力发电一体化，减少了重复建设，降低了风力发电成本投入。
[0009]为了进一步减少重复建设，降低成本，所述下云和下云的布置方法包括：
[0010]对于无省级区域集控中心的新能源企业，下云布置在风场升压站，上云布置在省级区域监控室或集团监控中心；
[0011]对于有省级区域集控中心的新能源企业，下云布置在省级区域集控中心，上云布
置在集团监控中心。
[0012]为了进一步降低成本，每个上云可以管理多个下云。本专利技术中，每个所述上云与多个所述下云通信，所述下云数量与风场升压站/省级区域集控中心数量相同。
[0013]具体地，本专利技术中，所述下云包括：
[0014]风电机组塔筒状态判断模块；
[0015]风力机变桨系统状态计算模块；
[0016]风力发电机组叶片状态计算模块；
[0017]风电机组功率状态计算模块；
[0018]齿轮箱轴承状态计算模块；
[0019]其中，所述风力机变桨系统状态计算模块利用叶片变桨速度，判断变桨系统状态正常或异常；
[0020]所述风力发电机组叶片状态计算模块利用风力发电机组叶片振动信号，判断叶片是否覆冰；
[0021]所述风电机组功率状态计算模块利用全场风电机组信息、风电机组状态、限功率标识位、实时风速和有功功率，判断风电机组功率曲线是否正常；
[0022]所述齿轮箱轴承状态计算模块利用齿轮箱轴承温度，判断齿轮箱轴承状态是否正常。
[0023]本专利技术可以监控风电机组塔筒状态、风力机变桨系统状态、风力发电机组叶片状态、风电机组功率状态、齿轮箱轴承状态，对风力发电机组的各个关键部位进行状态监控，及时发现各个部位的状态是否异常，便于及时处理异常状态，确保风力发电机组安全。
[0024]所述上云利用各种状态数据进行综合决策的具体实现过程包括：
[0025]当同时满足以下条件时，判定风电机组正常：变桨系统状态正常、叶片无覆冰或轻微覆冰、风电机组功率曲线正常、齿轮箱轴承状态正常；
[0026]否则，判断风电机组异常，并发出告警信号至对应的下云。
[0027]上云可以及时将异常状态反馈至对应的下云，下云可以及时将异常数据反馈至对应的中心，便于及时处理异常数据。
[0028]所述风力发电机组叶片状态计算模块包括：
[0029]采集端，用于采集风力发电机组叶片振动信号；
[0030]处理端，用于计算所述叶片振动信号的自相关功率谱，进而计算得到初始固有频率f
′
；利用下式计算频率偏差率Δf：利用所述频率偏差率Δf评估叶片覆冰程度；其中，f是叶片当前振动频率。
[0031]自相关功率谱曲线上有多个波峰值，波峰值(识别峰值)对应的频率即固有频率。本专利技术中，初始固有频率f
′
是指自相关功率谱曲线上第一个波峰值对应的固有频率。
[0032]实验证明，叶片固有频率仅与叶片质量、形状、材质等固有特性有关，在不发生特殊情况的时间内叶片固有频率固定不变。叶片覆冰会改变叶片的质量、外形、刚度分布等固有特性，从而引起叶片固有频率的显著变化。因此通过识别自相关功率谱中叶片固有频率是否发生明显变化可以准确判断叶片覆冰状态。
[0033]本专利技术利用叶片振动信号计算初始固有频率，进而计算频率偏差率，利用该频率
偏差率判断叶片的覆冰程度，该方法无需获取历史覆冰数据，也无需人为设定相关判断标准，频率偏差率仅与叶片振动信号相关，因此本专利技术可以准确地反映叶片覆冰情况。本专利技术无需采集大量数据，计算过程简单，计算量小，因此可以及时地评估叶片覆冰情况，且对硬件设备没有较高的计算性能要求，容易实现。进一步的，由于本专利技术可以及时地反映叶片覆冰情况，因此可以在判断覆冰达到一定程度时及时停止风力发电机组运行，提高了风力发电机组的寿命。
[0034]所述采集端包括双轴加速度传感器；所述双轴加速度传感器安装于叶片前缘距离叶根1/3的叶片重心处。在该位置采集的信号能最真实、客观地反映叶片的运行情况。
[0035]传感器通过固定块固定于所述叶片上。通过固定块安装传感器，可以确保传感器安装稳固，防止叶片旋转过程中传感器脱落。
[0036]双轴加速度传感器可以测量叶片的运动加速度和静态加速度，更加真实准确地反映叶片的运行情况，进而确保叶片固有频率计算准确、真实。
[0037]本专利技术中，叶片前缘是指靠近叶根的叶片部分。双轴加速度传感器安装在叶片前缘。将叶片在长度方向上均分为三段，双轴加速度传感器安装在包含叶根的叶片段上，且安装点即该叶片段的重心。
[0038]所述处理端计算所述叶片振动信号的自相关功率谱的具体实现过程包括：对所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于云上云架构的新能源发电系统，其特征在于，包括：下云，用于采集风机数据，对所述风机数据进行处理，获取风电机组塔筒状态、风力机变桨系统状态、风力发电机组叶片状态、风电机组功率状态、齿轮箱轴承状态数据；上云，用于存储风电机组塔筒状态、风力机变桨系统状态、风力发电机组叶片状态、风电机组功率状态、齿轮箱轴承状态数据，并利用各种状态数据进行综合决策，将决策指令发送至下云，控制风机机组运行。2.根据权利要求1所述的基于云上云架构的新能源发电系统，其特征在于，所述下云和下云的布置方法包括：对于无省级区域集控中心的新能源企业，下云布置在风场升压站，上云布置在省级区域监控室或集团监控中心；对于有省级区域集控中心的新能源企业，下云布置在省级区域集控中心，上云布置在集团监控中心。3.根据权利要求2所述的基于云上云架构的新能源发电系统，其特征在于，每个所述上云与多个所述下云通信，所述下云数量与风场升压站/省级区域集控中心数量相同。4.根据权利要求1～3之一所述的基于云上云架构的新能源发电系统，其特征在于，所述下云包括：风电机组塔筒状态判断模块；风力机变桨系统状态计算模块；风力发电机组叶片状态计算模块；风电机组功率状态计算模块；齿轮箱轴承状态计算模块；其中，所述风力机变桨系统状态计算模块利用叶片变桨速度，判断变桨系统状态正常或异常；所述风力发电机组叶片状态计算模块利用风力发电机组叶片振动信号，判断叶片是否覆冰；所述风电机组功率状态计算模块利用全场风电机组信息、风电机组状态、限功率标识位、实时风速和有功功率，判断风电机组功率曲线是否正常；所述齿轮箱轴承状态计算模块利用齿轮箱轴承温度，判断齿轮箱轴承状态是否正常。5.根据权利要求4所述的基于云上云架构的新能源发电系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：于长琦，
申请(专利权)人：于长琦，
类型：发明
国别省市：