【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电控制系统，具体涉及一种基于iec61499架构的海上风电机组控制系统。
技术介绍
1、目前海上风电机组的控制系统是采用与陆地上一致的模式，通过在塔底安装一台控制器plc实现对机组的控制，通过控制器plc实时采集传感器的数据进行动态逻辑控制，由于plc的控制功能和采用的软件架构较传统，无法支持同时集成不同的系统，由于部分系统属于非实时控制系统，因此，无法采用原plc的控制方式进行统一管理，但是结合海洋环境的特殊性和风电机组的大型化变化，为了风电机组的安全性考虑，针对海上风电机组安装了若干个智能传感器，比如，监测塔筒腐蚀的腐蚀在线监测系统、监测机组叶片叶根载荷的在线载荷监测系统、监测发电机绝缘的绝缘在线监测系统，每套系统都相对独立，并且开发的语言和方式也不一样。存在没有办法进行统一维护和更新的缺陷。
2、例如，目前海上风电机组的控制系统除了本身的运行控制系统外，还包括润滑系统、视频监控系统、叶片载荷监测系统等辅助控制系统，并且每套系统都是独立控制，不具备系统联动功能，如风电机组的叶片载荷较大时，海上风电机组的控制系统无法获取到该信号，则不能进行报警调控操作，持续沿用当前的控制模式，长时间运行下去可能会导致风电机组的安全性问题。
3、现有技术存在以下不足：因此采用iec61499架构的海上风电控制系统，在实际使用过程中，由于分布式组件之间的通信是通过事件触发机制实现，存在数据同步不一致，信号传输延迟，可能会导致控制系统的错误行为，出现硬件故障或软件异常使得性能下降，从而导致子系统无法正常工
4、在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于iec61499架构的海上风电机组控制系统，本专利技术通过分布式的控制模式解决目前海上风电机组的智能传感器较多，并且海上风电机组的控制器必须要实时了解到每个传感器的当前运行状态是否已经触发预警模式，以解决上述
技术介绍
中的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于iec61499架构的海上风电机组控制系统，包括发电机绝缘监测系统：通过传感器采集发电机的绝缘电阻值、介质损耗值和污秽度值的参数，获取监测发电机的绝缘状况信息，并将检测为绝缘故障信号传输至联动通信cpu模块；
3、plc运行控制系统：利用可编程逻辑控制器plc，采集发电机运行的电流、电压、功率、频率、温度和震动参数信号，生成发电机运行状态信息，并将检测为运行故障信号传输至联动通信cpu模块；
4、机组润滑控制系统：通过智能传感器采集发电机的润滑油的温度、压力和流量参数信号，生成机组润滑状态信号，将检测为机组润滑异常信号传输至联动通信cpu模块；
5、叶片载荷计算控制系统：使用传感器来对发电机组叶片进行监测，采集叶片所在位置的风速、叶片的受力方向、叶片的振动加速度的参数信号，生成叶片载荷状态信息，将检测出的叶片载荷状态信息传输至联动通信cpu模块，构建贝叶斯模型，并结合力学模型对叶片的受力进行载荷计算，通过预设载荷的阈值范围，当载荷超出阈值时，采用调整叶片角度、电机负载和风机转速方式进行载荷控制；
6、叶片雷击监测系统：通过智能传感器对发电机组叶片所处的环境中雷电进行信号监测，包括雷电的频率、强度、距离和叶片表面的瞬时温度状态、叶片振动频率、振幅的参数信号，生成叶片雷击状况信号，将检测出的叶片雷击状态信息传输至联动通信cpu模块；
7、联动通信cpu模块：通过总线接口实时获取子系统的数据信号，并将数据进行同步共享、整合处理，并采用统计平均值和阈值判断算法针对子系统传输异常信息进行叠加计算，综合分析和判断异常信息产生的影响程度，生成等级划分异常信号传输至异常信号报警模块，并将异常信号反馈至子系统进行同步控制；
8、异常信号报警模块：接收联动通信cpu模块计算出的综合子系统的异常信号进行报警处理，包括预先划分异常等级，根据安全风险评估设定优先级和优先级报警响应时间的报警处理方式。
9、优选地，所述发电机绝缘监测系统是在发电机上安装绝缘电阻传感器，测量并采集发电机绕组的绝缘电阻值、介质损耗值和污秽度值，通过对发电机的绝缘状态采集到的数据与预设的阈值进行比较和分析，并进行异常信号的评估判断；
10、预设发电机绝缘监测参数的安全阈值范围，则绝缘电阻值，介质损耗值，污秽度值；
11、当测量发电机绕组的绝缘电阻值时，则判断发电机绕组的绝缘电阻信号异常，并传输到联动通信cpu模块中；
12、当测量发电机损耗标准的介质损耗值时，则判断发电机的介质损耗信号异常，并传输到联动通信cpu模块中；
13、当测量发电机的污秽度值时，则判断发电机的污秽度信号异常，并传输到联动通信cpu模块中。
14、优选地，所述plc运行控制系统通过将plc采集的发电机运行的电流、电压、输出功率、输出频率、温度和震动参数数据，采用控制逻辑算法，对发电机的运行逻辑控制的进行变换，其变换控制逻辑的步骤如下：设定发电机启停、调速、功率控制的运行模式和参数；
15、plc采集的发电机运行的电流、电压、输出功率、输出频率、温度和震动参数数据并实时监测运行状态；
16、当plc读取参数数据并判断发电机是否存在过载、过温的异常情况，进一步对发电机进行故障检测和减载、断电处理；
17、预设plc的过流保护、过压保护、欠频保护的控制逻辑，以确保发电机能够安全运行；
18、plc记录并传输采集到的参数数据至联动通信cpu模块中，通过联动通信cpu模块的数据共享功能，能够实现与子系统的数据交互和协调。
19、优选地，所述机组润滑控制系统是采集发电机润滑油的温度、压力和流量参数数据，与预设阈值进行比较判断，其中，预设发电机润滑参数的安全阈值范围，则润滑油温度，润滑油压力，润滑油流量；则检测润滑油温度、压力和流量参数信号的异常情况，将检测的异常信号传输至联动通信cpu模块。
20、优选地，所述叶片载荷计算控制系统中构建贝叶斯模型，用于计算采集风速和风向数据的观测变量基础上，得到叶片受力的目标变量发生的条件概率，通过贝叶斯算法公式，式中，表示风速，表示风向，表示在已知事件发生的情况下，事件发生的条件概率；表示在事件发生的情况下，事件发生的条件概率；表示事件发生的先验概率；表示事件的先验概率，计算叶片受力的后验概率分布，并根据叶片受力的后验概率分布，结合力学模型和叶片的结构特性进行叶片载荷计算。
21、优选地，所述叶片雷击监测系统采集叶片受环境下雨打雷的影响参数数据，由于叶片遭受雷击会引发结构破坏、动态平衡失调、电气系统故障、能量损耗和安全隐患的问题，根据叶片雷击状况的参数信号进行加权平均法整合计算，以判断叶片雷击的安全状态。
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1.一种基于IEC61499架构的海上风电机组控制系统，其特征在于，包括包括发电机绝缘监测系统：通过传感器采集发电机的绝缘电阻值、介质损耗值和污秽度值的参数，获取监测发电机的绝缘状况信息，并将检测为绝缘故障信号传输至联动通信CPU模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于IEC61499架构的海上风电机组控制系统，其特征在于，所述发电机绝缘监测系统是在发电机上安装绝缘电阻传感器，测量并采集发电机绕组的绝缘电阻值、介质损耗值和污秽度值，通过对发电机的绝缘状态采集到的数据与预设的阈值进行比较和分析，并进行异常信号的评估判断；
3.根据权利要求2所述的一种基于IEC61499架构的海上风电机组控制系统，其特征在于，所述PLC运行控制系统通过将PLC采集的发电机运行的电流、电压、输出功率、输出频率、温度和震动参数数据，采用控制逻辑算法，对发电机的运行逻辑控制的进行变换，其变换控制逻辑的步骤如下：设定发电机启停、调速、功率控制的运行模式和参数；
4.根据权利要求3所述的一种基于IEC61499架构的海上风电机组控制系统，其特征在于，所述机组润滑控制系统是采
5.根据权利要求4所述的一种基于IEC61499架构的海上风电机组控制系统，其特征在于，所述叶片载荷计算控制系统中构建贝叶斯模型，用于计算采集风速和风向数据的观测变量基础上，得到叶片受力的目标变量发生的条件概率，通过贝叶斯算法公式，式中，表示风速，表示风向，表示在已知事件发生的情况下，事件发生的条件概率；表示在事件发生的情况下，事件发生的条件概率；表示事件发生的先验概率；表示事件的先验概率，计算叶片受力的后验概率分布，并根据叶片受力的后验概率分布，结合力学模型和叶片的结构特性进行叶片载荷计算。
6.根据权利要求5所述的一种基于IEC61499架构的海上风电机组控制系统，其特征在于，所述叶片雷击监测系统采集叶片受环境下雨打雷的影响参数数据，由于叶片遭受雷击会引发结构破坏、动态平衡失调、电气系统故障、能量损耗和安全隐患的问题，根据叶片雷击状况的参数信号进行加权平均法整合计算，以判断叶片雷击的安全状态。
7.根据权利要求6所述的一种基于IEC61499架构的海上风电机组控制系统，其特征在于，所述联动通信CPU模块接收子系统的异常信号，并进行子系统通信的数据同步共享和协调，则针对子系统传输来的异常信息的进行叠加计算，采用统计平均值算法，式中，表示子系统中异常信号的个数，表示为子系统中各个异常信号的占比，获取统计子系统的异常信息的步骤如下：
8.根据权利要求7所述的一种基于IEC61499架构的海上风电机组控制系统，其特征在于，所述异常信号报警模块的报警处理方式，包括预先划分异常等级，根据安全风险评估设定优先级和优先级报警响应时间，
...【技术特征摘要】
1.一种基于iec61499架构的海上风电机组控制系统，其特征在于，包括包括发电机绝缘监测系统：通过传感器采集发电机的绝缘电阻值、介质损耗值和污秽度值的参数，获取监测发电机的绝缘状况信息，并将检测为绝缘故障信号传输至联动通信cpu模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于iec61499架构的海上风电机组控制系统，其特征在于，所述发电机绝缘监测系统是在发电机上安装绝缘电阻传感器，测量并采集发电机绕组的绝缘电阻值、介质损耗值和污秽度值，通过对发电机的绝缘状态采集到的数据与预设的阈值进行比较和分析，并进行异常信号的评估判断；
3.根据权利要求2所述的一种基于iec61499架构的海上风电机组控制系统，其特征在于，所述plc运行控制系统通过将plc采集的发电机运行的电流、电压、输出功率、输出频率、温度和震动参数数据，采用控制逻辑算法，对发电机的运行逻辑控制的进行变换，其变换控制逻辑的步骤如下：设定发电机启停、调速、功率控制的运行模式和参数；
4.根据权利要求3所述的一种基于iec61499架构的海上风电机组控制系统，其特征在于，所述机组润滑控制系统是采集发电机润滑油的温度、压力和流量参数数据，与预设阈值进行比较判断，其中，预设发电机润滑参数的安全阈值范围，则润滑油温度，润滑油压力，润滑油流量；则检测润滑油温度、压力和流量参数信号的异常情况，将检测的异常信号传输至联动通信cpu模块。
5.根据权利要求4所述的一种基于iec61499架构的海上风电机组控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔孟磊，于海波，隋振利，
申请(专利权)人：道莅智远科技青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：
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