一种顺序记录风力发电机组故障的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种顺序记录风力发电机组故障的系统，包括分布于风力发电机组PLC控制器及外围设备上的多个微秒级的故障记录装置，多个微秒级的故障记录装置通过故障记录处理系统连接无线网关，无线网关通过路由器连接中控室监控平台上装有SCADA软件的PC机。其中，分布式的各个微秒级的故障记录装置分别关联关键设备的关键跳闸停机信号，并且分别独立记录故障，当有故障发生时，故障通过各自独立的故障记录装置将该故障时间和数据记录下来形成相应报表，并由故障记录处理系统传输给无线网关，无线网关通过路由器经光缆传送给远在中控室监控平台的PC机，可在远程及时了解风力发电机组出现的故障，降低安全隐患。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风电
，具体地，涉及一种顺序记录风力发电机组故障的系统。
技术介绍
一直以来，风力发电机组因所处地域偏远，中控室距离风场较长，人员稀少，尤其是海上风机更是如此，风机运营商能够看到的是通过中控室监控平台PC机上的SCADA监控系统获得的数据，故障的记录也只能是以每一秒做一个时间间隔记录的，而风机主控系统运行周期是O. 01s，即10ms，根据香农定理，故障记录的频率需要至少高于故障的2倍以上才能够准确覆盖故障发生的频率，因此，现有的SCADA方式满足不了故障记录的需求，实现不了对于风机故障的准确判断，掩盖了相关的问题，造成了较大的安全隐患。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种顺序记录风力发电机组故障的系统，可在远程及时了解风力发电机组出现的故障，降低安全隐患。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案一种顺序记录风力发电机组故障的系统，包括分布于风力发电机组PLC控制器及外围设备上的多个微秒级的故障记录装置，所述多个微秒级的故障记录装置通过故障记录处理系统连接无线网关，无线网关通过路由器连接中控室监控平台上装有SCADA软件的PC机。进一步地，所述微秒级的故障记录装置包括FPGA、CPLD或MCU及与FPGA、CPLD或MCU连接的外围相关电路；所述FPGA、CPLD或MCU包括依次连接的故障数据接收模块、数据锁存器及故障记录模块，还包括与故障记录模块连接的时钟模块、定时器，以及与时钟模块、定时器连接的时钟基准模块；且所述故障数据接收模块与对应的PLC控制器或外围设备连接；所述外围相关电路包括晶振电路、无线通讯模块及GPS授时电路；所述无线通讯模块通过故障记录处理系统与无线网关通讯连接，GPS授时电路与时钟基准模块连接。进一步地，所述外围相关电路通过ARM与FPGA、CPLD或MCU连接；所述ARM包括与故障记录模块连接的通讯接口、与时钟基准模块连接的时间获取模块及与时间获取模块连接的定时器及计时模块。进一步地，所述外围相关电路还包括与ARM连接的JTAG调试接口模块。进一步地，所述外围相关电路还包括看门狗电路及与故障记录模块连接的数据断电保存模块，以及连接在故障数据接收模块与对应的PLC控制器或外围设备之间的光耦。进一步地，所述MCU为ARM、单片机或POWERPC。进一步地，所述外围设备包括变桨设备、变频器设备、发电机设备及偏航设备。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果1、本技术能够在必要的时候实时记录风机故障，并能够及时通过无线网关传输给远程SCADA系统，可在远程及时了解到风力发电机组出现的故障，降低安全隐患。2、该顺序记录风力发电机组故障的系统不依赖于PLC控制器，SCADA可以单独调出故障记录，避免了因PLC控制器自身出现问题后SCADA无法获得数据的问题。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的整体原理图；图2为故障记录装置的原理图一；图3为故障记录装置的原理图二；图4为故障记录装置的原理图三；图5为发送数据的报文形式；图6为无线网关的运行程序流程图。具体实施方式以下结合附图对本技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，为本技术的一种顺序记录风力发电机组故障的系统，其中，顺序记录表明时间间隔的可分辨性，比实时记录更为精准，包括分布于风力发电机组PLC控制器及外围设备(包括变桨设备、变频器设备、发电机设备、偏航设备及其它设备)上的多个微秒级的故障记录装置，多个微秒级的故障记录装置通过故障记录处理系统连接无线网关，无线网关通过路由器连接中控室监控平台的PC机，PC机上装有SCADA软件。其中，故障记录处理系统用于将各个分布设备上的故障信息的数据的资料进行收集并通过无线网关传输数据，以及响应PC机上SCADA传输过来的指令，有选择地提供SCADA需要的故障数据。本技术的上述系统，根据风机的特性，其中的微秒级的故障记录装置是分布式的，分别关联关键设备的关键跳闸停机信号，如PLC心跳信号，变桨的故障信号及相关数据，变频器故障信号及相关数据，发电机故障信号及相关数据，齿轮箱故障信号及相关数据，偏航的故障信号及相关数据等等。各个分布于PLC控制器及外围设备的微秒级的故障记录装置分别独立记录故障，当有故障发生时，各自独立的故障记录装置将该故障时间和数据记录下来形成相应报表，并通过故障记录处理系统传输给无线网关，无线网关通过路由器经光缆传送给远在中控室监控平台的PC机。当发生故障时，PC机上的SCADA软件能够及时看到故障发生的时间，并调出相应报表。更重要的是，该系统不依赖于PLC控制器，SCADA可以单独调出故障记录，避免了因PLC控制器自身出现问题后SCADA无法获得数据的问题。如图2所示，为一种形式的微秒级的故障记录装置，该装置的电路包括FPGA和ARM以及外围相关电路；其中，FPGA包括依次连接的故障数据接收模块、数据锁存器及故障记录模块，还包括与故障记录模块连接的时钟模块、定时器，以及与时钟模块、定时器连接的时钟基准模块；且故障数据接收模块与对应的PLC控制器或外围设备连接；ARM包括与故障记录模块连接的通讯接口、与时钟基准模块连接的时间获取模块及与时间获取模块连接的定时器及计时模块；外围相关电路包括晶振电路、无线通讯模块及GPS授时电路，分别与ARM连接，且无线通讯模块通过故障记录处理系统与无线网关通讯连接，GPS授时电路与时间获取模块连接。另外，在FPGA外围还连接有数据断电保存模块、看门狗电路及光耦，其中数据断电保存模块与故障记录模块连接，光耦与故障数据接收模块连接；ARM外围还连接有JTAG调试接口模块。ARM有以下作用1、通过GPS授时电路获得当前系统时间(由GPS授时电路及时间获取模块完成)；2、获得当前系统时间之后自动以微妙计时(由定时器及计时模块完成，定时器的作用是每隔一段时间获取当前所接外围设备状态，如果有故障则进入故障处理)；3、将时钟基准提供给FPGA的时钟基准模块(由GPS授时电路及时间获取模块完成);4、当检测至IJ有故障发生时，从FPGA的故障记录模块读取当前故障值(由与故障记录模块连接的通讯接口完成)；5、将获得到的故障信息通过无线通讯模块及故障记录处理系统传输给无线网关。FPGA有以下作用1、通过故障数据接收模块获取当前外部故障信号数值；2、数据锁存；3、记录故障发生的时间和内容；4、将数据及时存储到数据断电保存模块以实现掉电自保持。其中，时钟基准模块用于从ARM模块电路中获取时间基准，获取当前GPS的时间，时钟模块和定时器用于进行微秒级计时。上述顺序记录风力发电机组故障的系统，其中，外部故障信号经光耦转变成适用于FPGA接口的电压信号，并设置该端口正常为高电平，发生故障时为低电平，一旦有故障产生，该点就会保持低电平不变直到故障排除。针对这种特征，在ARM端采用定时中断循环查询(即利用定时器计时，产生的时间中断提供给ARM，让ARM执行循环查询外部是否有故障)方式来判定故障通道的状态。定时中断程序通过对ARM地址总线在FPGA中进行译码而顺序锁定被检测通道的电平值，然后再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种顺序记录风力发电机组故障的系统，其特征在于，包括分布于风力发电机组PLC控制器及外围设备上的多个微秒级的故障记录装置，所述多个微秒级的故障记录装置通过故障记录处理系统连接无线网关，无线网关通过路由器连接中控室监控平台上装有SCADA软件的PC机。

【技术特征摘要】
1.一种顺序记录风力发电机组故障的系统，其特征在于，包括分布于风力发电机组PLC控制器及外围设备上的多个微秒级的故障记录装置，所述多个微秒级的故障记录装置通过故障记录处理系统连接无线网关，无线网关通过路由器连接中控室监控平台上装有SCADA软件的PC机。2.根据权利要求1所述的顺序记录风力发电机组故障的系统，其特征在于，所述微秒级的故障记录装置包括FPGA、CPLD或MCU及与FPGA、CPLD或MCU连接的外围相关电路； 所述FPGA、CPLD或MCU包括依次连接的故障数据接收模块、数据锁存器及故障记录模块，还包括与故障记录模块连接的时钟模块、定时器，以及与时钟模块、定时器连接的时钟基准模块；且所述故障数据接收模块与对应的PLC控制器或外围设备连接； 所述外围相关电路包括晶振电路、无线通讯模块及GPS授时电路；所述无线通讯模块通过故障记录处理系统与无线网关通讯连接，GPS授时电路与时钟基准模块连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱莲，杨宁，张凯，刘红，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：