一种海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统，属于海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策技术领域。系统基于“信号集中传输，设备分层配置”的原则进行三层级的开放型结构设计，包含站控层、中继层及设备层；设备层监测单元对海上风电场各类设备状态量进行监测采集，并传输至中继层的主IED中，主IED将信号传输至站控层的在线监测综合处理单元；站控层在线监测综合处理单元一方面将信号转发至状态监测主站（服务器），另一方面将腐蚀度超标信号传输至华为云，由华为云进行容灾备份；系统设备层除常规直流主工作电源外，引入光伏辅助工作电源，在实现节能降耗的同时也可以达到提升设备供电可靠性的目的。可以达到提升设备供电可靠性的目的。可以达到提升设备供电可靠性的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统


[0001]本技术涉及一种海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统，属于海上风电场设备腐蚀监测与智能决策


技术介绍

[0002]对海上风电场进行设备腐蚀在线监测，实现对设备的腐蚀点、隐患点及缺陷点的实时定位和准确判别具有以下优点：（1）实现有针对性、有计划的现场核验和消缺，大幅降低运维人员以往“无差别”的核验工作量，提高运检效率；（2）多级部署，分级管控，实现海上风电场设备腐蚀考核的精确量化；（3）对各设备腐蚀程度进行预测，为运维部门巡检决策提供基础数据；（4）依据所积累的设备腐蚀数据库制定最优的运检规程，减少人员培训成本。总之，海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统的应用可最大限度减少设备腐蚀故障导致的发电量隐性损失，使得海上风电场设备在全寿命周期内始终处于最佳发电状态，实现收益最大化。
[0003]目前，针对海上风电场的设备在线监测方式，国内已有诸多专利报道：专利《高桩承台基础环内外混凝土破碎监测装置》（专利公布号：CN212926203U）在高桩承台基础环内下部的内壁和外壁分别设置独立支座，整合三向加速度计的参数可以实现基础环混凝土破碎情况进行监测，该方法具有安全可靠、实用性较强等优点，但其评估参照指标单一，误报率较高；将专家数据库内各腐蚀区的腐蚀速率及保护电位为评价指标，专利《一种海上风电单桩基础腐蚀状态的评估方法及监测系统》（专利公布号：CN113654974A）提出了一种基于机器学习的管桩腐蚀率监控和预测方法，可有效提高腐蚀状态评估效果，但专家库数据样本量不足会影响预测精度；专利《一种风电机组健康状态实时评估方法》（专利公开号：CN 106446540 A）基于聚类技术对风电机组标准运行工况进行划分，并建立其标准状态云模型，然后采用云式聚类方法对实际运行工况进行辨识，将辨识偏差指数作为健康状态评估依据，最后输出最优结论，大大提高了综合评估的准确性，但该算法引入时间窗获取实际运行工况，时间窗难以协调时间尺寸和辨识精度的矛盾；专利《一种海上风电基础阴极保护远程监测装置及其监测方法》（专利公布号：CN105925990A）提出了一种由阴极保护监测主机、测试电缆、液位传感器、浮动式电位传感器、固定式电位传感器和测试桩组成的阴极保护监测系统，该系统通过浮动式电位传感器和液位传感器，可实时准确获取潮位变动区的阴极保护电位数据，有效提高风电基础阴极保护效果评估的准确度，但为提高监测效果需增设测试桩数量，增加了系统的复杂度；专利《一种海上风电机组盐雾浓度的远程自动监测系统》（专利公布号：CN210108414U）将监控模组分别设置于机舱和塔架，对其进行盐雾的实时在线监测，监测模组由探头、盐雾浓度监测仪和485转光纤模块组成，其监测方法简单、有效。以上专利所述系统均基于海上风电场子设备层面进行设计，当前，国内尚未见针对海上风电场设备腐蚀在线监测和智能决策系统的专利报道。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的不足之处，本技术提供一种海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统，基于三层级的开放型系统结构实现全站各层级设备同步状态监测和智能决策一体化，在保证便于后期海上风电场扩容和状态监测系统升级前提下，全面提升了海上风电场的智能化水平，为其全寿命周期安全、经济及稳定运行奠定基础。
[0005]本技术是通过如下技术方案实现的：一种海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统，其特征在于：海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统基于“信号集中传输，设备分层配置”的原则进行三层级的开放型结构设计，包含站控层、中继层及设备层；设备层监测单元对海上风电场设备采集，并传输至中继层的主IED中，主IED将信号传输至站控层的在线监测综合处理单元；站控层在线监测综合处理单元一方面将信号转发至状态监测主站（服务器）供信息处理和智能决策用，另一方面将监测单元数据上传至第三方云进行容灾备份。
[0006]进一步的，所述设备层为各设备的智能电子装置，包括承台钢管桩主IED、阴极接地主IED、设备接地主IED、主控室主IED及配电装置主IED；所述的在线监测综合处理单元有7个以太网口分别与所述的状态监测主站、承台钢管桩主IED、阴极接地主IED、设备接地主IED、主控室主IED、配电装置主IED及第三方云相连，构成海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统的数据采集与控制通道。
[0007]进一步的，所述设备层为各子设备的状态监测单元和工作电源，状态监测单元包括混凝土腐蚀监测单元、管桩腐蚀监测单元、阴极保护监测单元、扁钢涂层腐蚀监测单元、空气腐蚀监测单元、温湿度监测单元、大气压监测单元及盐雾浓度监测单元；所述的混凝土腐蚀监测单元和管桩腐蚀监测单元连接承台管桩主IED，所述的阴极保护监测单元连接阴极接地主IED，所述的扁钢涂层腐蚀监测单元连接设备接地主IED，所述的空气腐蚀监测单元、温湿度监测单元和大气压监测单元连接主控室主IED，所述的盐雾浓度监测单元连接配电装置主IED，所述的工作电源为直流主工作电源和光伏发电辅助工作电源两部分，两电源接于同一直流母线，直流主工作电源作为各状态监测单元和主IED的主要供电电源，光伏辅助工作电源作为辅助供电电源，实现直流母线双电源供电。
[0008]进一步的，所述状态监测主站选用研祥智能科技有限公司SPC
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8100型工控机；所述在线监测综合处理单元选用武汉利捷电子技术有限责任公司的HSJ
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III型综合处理单元；所述第三方云为华为技术有限公司的华为云。
[0009]进一步的，所述的状态监测主站集成状态监测大数据库，通过聚类算法划分最小、最优数据，并进行海上风电场设备健康状态ANN人工神经网络专家库的评估与智能决策。
[0010]进一步的，所述的状态监测主站内置AI处理算法，具有自动标注疑似缺陷和腐蚀程度、自动归类腐蚀类别、自动定位腐蚀位置及尺寸及自动生成诊断报告功能。
[0011]进一步的，所述承台钢管桩主IED型号为NZZ
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IED01；所述阴极接地主IED型号为JC
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9000；所述设备接地主IED型号为MAX1133；所述主控室主IED型号为COMWAY WRC
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616；所述配电装置主IED型号为SPM
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2/LIC。
[0012]进一步的，所述的混凝土腐蚀监测单元型号为上海劳瑞仪器设备有限公司生产的ECI
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1型监测仪；所述的管桩腐蚀监测单元型号为北京恒奥德仪器仪表有限公司生产的HAD710型埋入式监测探头；所述的阴极保护监测单元型号为大庆市中研技术开发有限公司
生产的YKM
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CP
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IPM的智能阴极保护监控器；所述的扁钢腐蚀监测单元型号为武汉科思特仪器股份有限公司生产的CST1808型监测仪；所述的空气腐蚀监测单元型号为北京天星智联科技有限公司生产的TS
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MWTS05型监测传感器；所述的温湿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统，其特征在于：海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统为三层级开放型系统结构，包括站控层、中继层和设备层，设备层监测单元对海上风电场各类设备状态量进行采集，并将所采集的信号转化为数字信号传输至中继层的主IED中，中继层为各设备的主IED，主IED接收设备层数据并转换为满足通讯规约要求的数字信号，该信号经以太网传输至站控层的在线监测综合处理单元；在线监测综合处理单元为各类信号的枢纽，一方面将信号转发至状态监测主站供信息处理和智能决策用，另一方面将监测单元数据上传至第三方云进行容灾备份。2.根据权利要求1所述的一种海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统，其特征在于：所述设备层为各设备的智能电子装置，包括承台钢管桩主IED、阴极接地主IED、设备接地主IED、主控室主IED及配电装置主IED；所述的在线监测综合处理单元有7个以太网口分别与所述的状态监测主站、承台钢管桩主IED、阴极接地主IED、设备接地主IED、主控室主IED、配电装置主IED和第三方云相连，构成海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统的数据采集与控制通道。3.根据权利要求1或2所述的一种海上风电场设备腐蚀在线监测与智能决策系统，其特征在于：所述设备层为各子设备的状态监测单元和工作电源，状态监测单元包括混凝土腐蚀监测单元、管桩腐蚀监测单元、阴极保护监测单元、扁钢涂层腐蚀监测单元、空气腐蚀监测单元、温湿度监测单元、大气压监测单元及盐雾浓度监测单元；所述的混凝土腐蚀监测单元和管桩腐蚀监测单元连接承台管桩主IED，所述的阴极保护监测单元连接阴极接地主IED，所述的扁钢涂层腐蚀监测单元连接设备接地主IED，所述的空气腐蚀监测单元、温湿度监测单元和大气压监测单元连接主控室主IED，所述的盐雾浓度监测单元连接配电装置主IED，所述的工作电源为直流主工作电源和光伏发电辅助工作电源两部分，两电源接于同一直流母线，直流主工作电源作为各状态监测单元和主IED的主要供电电源，光伏辅助工作电源作为辅助供电电源，实现直流母线双电源供电。4.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡儒军，成美丽，焦国峰，陈步福，吴俊鹏，周利柱，黄赞频，王家庆，唐家明，
申请(专利权)人：中国电建集团海南电力设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：