风电机组及基于单点激光雷达的风电净空测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种风电机组及基于单点激光雷达的风电净空测量系统，风电机组包括机舱、与所述机舱连接的塔筒以及多个叶片；其还包括：多个单点激光雷达，安装在各个叶片的尖端处，且其探测方向配置为朝向所述塔筒，以测量叶片的尖端与所述塔筒之间的距离；无线发射模块，适于安装在风电机组上，并与各个单点激光雷达均电连接，并将所述距离通过无线的方式发送至远程连接的监控终端。本实用新型专利技术具有探测精度高、成本低，受天气影响小等优点。受天气影响小等优点。受天气影响小等优点。

【技术实现步骤摘要】
风电机组及基于单点激光雷达的风电净空测量系统


[0001]本技术涉及风力发电领域，具体而言，涉及一种风电机组及基于单点激光雷达的风电净空测量系统。

技术介绍

[0002]随着风力发电技术的发展，风电机组的叶片越来越长，意味着叶片越来越柔软，在旋转过程中变形非常大，存在打到塔筒带来危险，因此，有必要实时监控风电机组叶片与塔筒之间的距离，即叶片下叶尖到塔筒外壁的净空距离。
[0003]现有的测量方案包括视频测量、雷达测量、红外测量以及激光测量等。其中，雷达测量以其结构简单，不易受天气影响、测量精度高等优点而得到广泛的应用。
[0004]例如现有技术202022359515.4公开了一种叶片间距测量系统、风电设备，其公开了如下方案：一种叶片间距测量系统包括叶片、机舱和塔筒，还包括：雷达模块，设置在机舱上，雷达模块的信号发射端朝向叶片设置；控制模块，设置在机舱和/或塔筒上，用以控制雷达模块。本技术通过在机舱上设置雷达模块，雷达模块的信号发射端朝向叶片设置，信号发射端发出的电磁波被叶片阻挡后返回到雷达模块的信号接收端，通过雷达的测距原理即可计算出叶片到塔筒的距离，采用雷达测距的方式相比于摄像头拍摄的方式成本低，且不易受外界天气的影响，测量精度高。
[0005]然而202022359515.4仍然存在一些缺陷，包括：
[0006]1、202022359515.4将毫米波雷达安装在机舱位置，在已知塔筒与雷达的相对位置，通过雷达与叶尖的距离，以及雷达的发射角，计算出塔筒与叶片的距离，其计算过程较复杂，且计算式中有两个待测量，误差增大。
[0007]2、202022359515.4使用的是毫米波雷达，雨雾对其测量性能的影响非常大，吸收很厉害，所以在有雨有雾的天气，毫米波雷达的性能会大大下降。
[0008]3、202022359515.4将雷达安装于机舱位置，而一般情况下，每片叶片长度为100m，其真实测量的距离远大于100m，在雨雾天气由于信号衰减很大，难以保证测量精度。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本技术的目的在于提供一种风电机组及基于单点激光雷达的风电净空测量系统，以改善上述问题。
[0010]本技术实施例提供了一种风电机组，包括机舱、与所述机舱连接的塔筒以及多个叶片；其还包括：
[0011]多个单点激光雷达，安装在各个叶片的尖端处，且其探测方向配置为朝向所述塔筒，以测量叶片的尖端与所述塔筒之间的距离；
[0012]无线发射模块，适于安装在风电机组上，并与各个单点激光雷达均电连接，并将所述距离通过无线的方式发送至远程连接的监控终端。
[0013]优选地，所述单点激光雷达的探测方向垂直于塔筒的轴向。
[0014]优选地，所述单点激光雷达的探测频率大于等于N*f；其中，N为探测的点数，f＝V/D；其中，V为叶片尖端转速，D为塔筒直径。
[0015]优选地，还包括电池模块，所述电池模块设置在叶尖，并与各个单点激光雷达电连接。
[0016]优选地，还包括电池模块，所述电池模块设置在叶片与机舱连接的一端，并通过导线与位于叶片尖端的各个单点激光雷达电连接。
[0017]优选地，所述单点激光雷达通过螺丝固定在叶片内部，所述叶片在单点激光雷达的安装处设置有开孔作为光学窗口。
[0018]优选地，所述单点激光雷达通过胶黏剂固定在叶片内部，所述叶片在单点激光雷达的安装处设置有开孔作为光学窗口。
[0019]本技术还提管理一种基于单点激光雷达的风电净空测量系统，其包括监控终端以及如上述的风电机组；所述监控终端包括无线接收模块以及上位机；所述无线接收模块与所述无线发射模块无线连接，用于接收由无线发射模块传输的距离，并发送给所述上位机。
[0020]优选地，所述监控终端还包括警报器，所述警报器与所述上位机电连接；所述上位机配置为在距离大于预设的安全净空距离时，控制所述警报器发出警报。
[0021]综上所述，本实施例相较于现有技术有如下优点：
[0022]1、本实施例将单点激光雷达安装在叶尖位置，直接测量与塔筒间的距离，计算过程简单直接，且误差较小；
[0023]2、相较于毫米波雷达，本实施例采用的单点激光雷达的探测精度高；
[0024]3、本实施例直接测量叶尖距离塔筒的垂直距离，一般情况下为4m左右，测量难度小，距离短，雨雾对其的衰减也变少，测量结果更加精确；
[0025]4、本实施例对激光雷达的性能要求不高，所用的激光雷达成本低。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]图1是本技术第一实施例提供的风电机组的结构示意图。
[0028]图2是单点激光雷达的测量原理示意图。
[0029]图3是本技术第二实施例提供的基于单点激光雷达的风电净空测量系统的结构示意图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0031]为了更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
[0032]应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0033]在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0034]下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述：
[0035]请参阅图1至图3，本技术第一实施例提供了一种风电机组100，包括机舱10、与所述机舱10连接的塔筒20以及多个叶片30；其还包括：
[0036]多个单点激光雷达40，安装在各个叶片30的尖端处，且其探测方向配置为朝向所述塔筒20，以测量叶片30的尖端与所述塔筒20之间的距离。
[0037]在本实施例中，一般的，每个风电机组包括3个叶片30，也就意味着至少需要3个单点激光雷达40。其中，每个单点激光雷达40的探测方向配置为朝向所述塔筒20，且特别的，垂直于塔筒20的轴向。当然，也可以设置成与塔筒20具有预定的角度，在计算距离时再进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组，包括机舱、与所述机舱连接的塔筒以及多个叶片；其特征在于，还包括：多个单点激光雷达，安装在各个叶片的尖端处，且其探测方向配置为朝向所述塔筒，以测量叶片的尖端与所述塔筒之间的距离；无线发射模块，适于安装在风电机组上，并与各个单点激光雷达均电连接，并将所述距离通过无线的方式发送至远程连接的监控终端。2.根据权利要求1所述的风电机组，其特征在于，所述单点激光雷达的探测方向垂直于塔筒的轴向。3.根据权利要求1所述的风电机组，其特征在于，所述单点激光雷达的探测频率大于等于N*f；其中，N为探测的点数，f＝V/D；其中，V为叶片尖端转速，D为塔筒直径。4.根据权利要求1所述的风电机组，其特征在于，还包括电池模块，所述电池模块设置在叶尖，并与各个单点激光雷达电连接。5.根据权利要求1所述的风电机组，其特征在于，还包括电池模块，所述电池模块设置在叶片与机舱连接的一端，并通过导...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋月英，崔毅，李勇旗，
申请(专利权)人：浙江蔚元电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：