專利名稱：風(fēng)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源發(fā)電技術(shù)中風(fēng)電場的監(jiān)測及風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電與火電、核電相比，單機(jī)容量小，占地面積廣，且大多位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，技術(shù)與運(yùn)行條件都比較差，因此為了使各個(gè)風(fēng)電機(jī)組都能夠完全運(yùn)行，以及對風(fēng)電方面相關(guān)的信息進(jìn)行有效的規(guī)范化管理，提高風(fēng)電場的效率，一套性能完善的監(jiān)控與管理系統(tǒng)對于風(fēng)電場的運(yùn)行是至關(guān)重要的。風(fēng)電機(jī)組一般裝有數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)基本的監(jiān)測，具有報(bào)警及報(bào)告等功能，可以生成風(fēng)電場事件報(bào)告，為提高風(fēng)電場運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性提供了強(qiáng)有力的支撐。SCADA系統(tǒng)有時(shí)會(huì)受到條件的限制，系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理速度慢，自動(dòng)化程度較低，且監(jiān)測的參數(shù)僅限于電氣量，如電流、電壓、有功和無功等，實(shí)現(xiàn)的功能王要集中在電氣方面。對于設(shè)計(jì)壽命為20 25年的風(fēng)電機(jī)組，大約在5 7年會(huì)迎來第一個(gè)維修或維護(hù)的高峰期。在風(fēng)電起步較晚的國家或者地區(qū)，大多風(fēng)電場就即將進(jìn)入這一時(shí)期。為了降低風(fēng)電運(yùn)行和維護(hù)成本，一種新的維修方式越來越受到人們的重視，即狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)采集的信號(hào)為風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈、塔架、葉片等的振動(dòng)與沖擊信息，目前可以在線實(shí)現(xiàn)故障定位、預(yù)知和報(bào)警等，故障原因和發(fā)展趨勢等精密的故障診斷受條件限制，尚需在實(shí)驗(yàn)室完成。風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以變故障停機(jī)為計(jì)劃停機(jī)，減少停機(jī)或避免事故擴(kuò)大化，使企業(yè)對設(shè)備的維修管理從事故性維修、計(jì)劃性維修逐步過渡到以狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的預(yù)防性維修，保障風(fēng)電機(jī)組安全可靠地運(yùn)行，提高企業(yè)設(shè)備管理現(xiàn)代化水平，而且在故障診斷的同時(shí)還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷及零部件選型上的不合理，為設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供切實(shí)可靠的依據(jù)。目前，已有少量風(fēng)電機(jī)組裝設(shè)了風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種風(fēng)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電電氣量的監(jiān)控及風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的功能，使其在對風(fēng)電監(jiān)控的同時(shí)，也能對風(fēng)電機(jī)組的故障狀態(tài)進(jìn)行預(yù)知和報(bào)警，并在機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)，可對故障原因、發(fā)展趨勢等進(jìn)行精密的診斷。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種風(fēng)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)，其改進(jìn)之處在于，所述系統(tǒng)包括站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、電網(wǎng)EMS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、變電站測控保護(hù)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程工作站和機(jī)組(1... η);所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通過所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)分別與所述電網(wǎng)EMS系統(tǒng)、所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、所述變電站測控保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)控制所述遠(yuǎn)程工作站；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別各個(gè)采集機(jī)組(1. . . η)的數(shù)據(jù)；所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通過所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)接收風(fēng)電場氣象信息。本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，包括依次連接的操作員工作站1，2、服務(wù)主機(jī)、服務(wù)備機(jī)、五防工作站、保護(hù)師工作站、管理工作站、風(fēng)電預(yù)報(bào)工作站、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作站、人工分析終端、Web服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)。本發(fā)明提供的第二優(yōu)選技術(shù)方案中，所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，包括依次連接的多個(gè)通信控制單元。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選技術(shù)方案中，所述通信控制單元采用型號(hào)為NSC300的裝置。本發(fā)明提供的第四優(yōu)選技術(shù)方案中，所述電網(wǎng)EMS系統(tǒng)，通過路由器與所述間隔
層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。本發(fā)明提供的第五優(yōu)選技術(shù)方案中，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括塔架葉輪信息采集器和分別與其連接的振動(dòng)傳感器、軸壓電傳感器和位移傳感器。本發(fā)明提供的第六優(yōu)選技術(shù)方案中，所述振動(dòng)傳感器采用型號(hào)為PCB356A15或者PCB352C33的振動(dòng)傳感器。本發(fā)明提供的第七優(yōu)選技術(shù)方案中，所述塔架葉輪信息采集器設(shè)置數(shù)據(jù)處理板卡，所述數(shù)據(jù)處理板卡用于風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)和風(fēng)電場數(shù)據(jù)的提取和存儲(chǔ)。本發(fā)明提供的第八優(yōu)選技術(shù)方案中，所述風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、有功功率、無功功率、發(fā)電量、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、偏航角、傳動(dòng)鏈主軸軸心的運(yùn)動(dòng)軌跡、傳動(dòng)鏈各機(jī)械部件的振動(dòng)和沖擊信息、以及塔架和葉片的振動(dòng)信息；所述風(fēng)電場數(shù)據(jù)，包括風(fēng)速、有功功率、無功功率和氣象信息。本發(fā)明提供的第九優(yōu)選技術(shù)方案中，所述變電站測控保護(hù)系統(tǒng)，包括分別向所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的測控裝置和第三方智能設(shè)備。本發(fā)明提供的第十優(yōu)選技術(shù)方案中，所述第三方智能設(shè)備，是接口設(shè)備。本發(fā)明提供的較優(yōu)選技術(shù)方案中，所述遠(yuǎn)程工作站，通過網(wǎng)關(guān)和防火墻接受所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的控制。本發(fā)明提供的第二較優(yōu)選技術(shù)方案中，所述各個(gè)機(jī)組(1. . . η)，包括分別向所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的一種風(fēng)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電SCADA及風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷兩個(gè)系統(tǒng)的功能，但相比風(fēng)電SCADA系統(tǒng)，在硬件上只多出了機(jī)載數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作站和人工分析終端，較分別采用上述兩個(gè)系統(tǒng)節(jié)約成本；解決了在一臺(tái)風(fēng)電機(jī)上若想實(shí)現(xiàn)對電氣量和機(jī)械量的監(jiān)控，并且在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)異常時(shí)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行故障定位和對故障進(jìn)行精密的診斷，需要采用常規(guī)風(fēng)電SCADA系統(tǒng)及風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，而這兩套系統(tǒng)相互獨(dú)立，彼此之間沒有聯(lián)系，諸如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和偏航角信號(hào)等都需要重復(fù)采集，風(fēng)電機(jī)組至風(fēng)場監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信需要分別建立和調(diào)試的問題；本系統(tǒng)無需重復(fù)采集發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、偏航角信號(hào)電氣與機(jī)械技術(shù)參數(shù)共用風(fēng)電機(jī)組至風(fēng)電場監(jiān)控中心的通信通道；將機(jī)械和電氣技術(shù)參數(shù)通過專業(yè)的軟件分析后形成相關(guān)聯(lián)的數(shù)組，并利用其完成對風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀況的綜合評(píng)判，提高了判斷的準(zhǔn)確性和可靠性；還有，本系統(tǒng)采用了獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不需要考慮所監(jiān)控的機(jī)組型號(hào)，只需選定合適的智能采集模塊、傳感器和相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集裝置，即可實(shí)現(xiàn)對不同型號(hào)機(jī)組的監(jiān)控；再者，可根據(jù)風(fēng)電場的規(guī)模和用戶的需求，方便地完成系統(tǒng)的裁剪和各功能模塊的選擇。


圖1為風(fēng)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的完整結(jié)構(gòu)框圖。圖2為風(fēng)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的完整硬件拓?fù)鋱D。圖3為站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)典型配置。
圖4為間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)典型配置。圖5為包含箱式變壓器測控信息的環(huán)網(wǎng)硬件拓?fù)涫疽鈭D。圖6為實(shí)施例中風(fēng)電監(jiān)控與故障系統(tǒng)硬件拓?fù)鋱D。圖7為與電網(wǎng)EMS系統(tǒng)通信升級(jí)拓?fù)涫疽鈭D。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，風(fēng)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)，包括站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、電網(wǎng)EMS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、變電站測控保護(hù)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程工作站和機(jī)組(1. . . η);所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通過所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)分別與所述電網(wǎng)EMS系統(tǒng)、所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、所述變電站測控保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)控制所述遠(yuǎn)程工作站；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別各個(gè)采集機(jī)組(1. · · η)的數(shù)據(jù)；所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通過所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)接收風(fēng)電場氣象信息。所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，包括依次連接的操作員工作站1，2、服務(wù)主機(jī)、月艮務(wù)備機(jī)、五防工作站、保護(hù)師工作站、管理工作站、風(fēng)電預(yù)報(bào)工作站、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作站、人工分析終端、Web服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)。所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，包括依次連接的多個(gè)通信控制單元。所述通信控制單元采用型號(hào)為NSC300的裝置。所述電網(wǎng)EMS系統(tǒng)，通過路由器與所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括塔架葉輪信息采集器和分別與其連接的振動(dòng)傳感器、軸壓電傳感器和位移傳感器，所述振動(dòng)傳感器采用型號(hào)為PCB356A15或者PCB352C33的振動(dòng)傳感器。所述塔架葉輪信息采集器設(shè)置數(shù)據(jù)處理板卡，所述數(shù)據(jù)處理板卡用于風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)和風(fēng)電場數(shù)據(jù)的提取和存儲(chǔ)。所述風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、有功功率、無功功率、發(fā)電量、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、偏航角、傳動(dòng)鏈主軸軸心的運(yùn)動(dòng)軌跡、傳動(dòng)鏈各機(jī)械部件的振動(dòng)和沖擊信息、以及塔架和葉片的振動(dòng)信息；所述風(fēng)電場數(shù)據(jù)，包括風(fēng)速、有功功率、無功功率和氣象信息。所述變電站測控保護(hù)系統(tǒng)，包括分別向所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的測控裝置和第三方智能設(shè)備。所述第三方智能設(shè)備，是接口設(shè)備。所述遠(yuǎn)程工作站，通過網(wǎng)關(guān)和防火墻接受所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的控制。所述各個(gè)機(jī)組(1. . . η)，包括分別向所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)。
面結(jié)合附圖對風(fēng)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、變電站測控保護(hù)系統(tǒng)、間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程工作站和GPS系統(tǒng)，間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)需求通過交換機(jī)和電力專線與電網(wǎng)調(diào)度(EMS)系統(tǒng)相聯(lián)，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)位于風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場的現(xiàn)場環(huán)境中，負(fù)責(zé)風(fēng)電場和風(fēng)電機(jī)組技術(shù)參數(shù)的采集，并將采集的數(shù)據(jù)傳送到單機(jī)數(shù)據(jù)處理和傳輸單元；所述單機(jī)數(shù)據(jù)處理和傳輸單元，完成對采集數(shù)據(jù)的處理后再上傳至間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)；所述變電站測控保護(hù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)功能，將采集的模擬量、數(shù)字量、狀態(tài)量和保護(hù)信息經(jīng)過處理后上傳至間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)；所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)通過交換機(jī)與站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接，并根據(jù)需求設(shè)置電力專線與電網(wǎng)調(diào)度(EMS)系統(tǒng)相聯(lián)，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)從間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)，根據(jù)風(fēng)電場和風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的需要，進(jìn)行人機(jī)操作處理，并向單機(jī)數(shù)據(jù)處理和傳輸單元和變電站測控保護(hù)系統(tǒng)下達(dá)控制命令。圖2為本發(fā)明的完整硬件拓?fù)鋱D，具備了本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的全部元素，且間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)與站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的部分工作站均采用了備用單元。實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)風(fēng)電場的大小和功能需求，對本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)行精簡和剪裁，圖3和圖4分別給出了本發(fā)明中站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的典型配置，其中圖4中的變電站測控保護(hù)系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)配置。為更加詳細(xì)地對本發(fā)明進(jìn)行說明，并體現(xiàn)本發(fā)明易裁剪的特點(diǎn)，下面列舉一具體實(shí)例。應(yīng)當(dāng)指出本實(shí)例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)例。本發(fā)明應(yīng)用于50麗風(fēng)電場，該風(fēng)電場共有33臺(tái)單機(jī)容量為1. 5麗的雙饋異步型的變速風(fēng)機(jī)，總?cè)萘?0MW。風(fēng)機(jī)出口由一臺(tái)變壓器O. 69/35kV升壓，通過4條35kV饋電電纜接入35/110kV的無人值守變電站并入電網(wǎng)；此外，風(fēng)電場還具備一座測風(fēng)塔。風(fēng)電場和主機(jī)廠商對本發(fā)明的系統(tǒng)要求有具備監(jiān)控多個(gè)廠商的多種型號(hào)的風(fēng)電機(jī)組的功能；具備監(jiān)測測風(fēng)塔信息的功能；具備變電站監(jiān)控功能，可實(shí)時(shí)查看變電站各種設(shè)備狀態(tài)并進(jìn)行遙控、遙調(diào)，包括每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的箱式變壓器；具備風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷功能，在機(jī)組傳動(dòng)鏈運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)給予報(bào)警提示；具備遠(yuǎn)程Web瀏覽功能，但遠(yuǎn)程Web瀏覽只能查看風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)而不能控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；暫不需具備和電網(wǎng)EMS系統(tǒng)接口功能，但要具備可升級(jí)能力；當(dāng)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)異常，需要具備遠(yuǎn)程報(bào)警功能，可將報(bào)警信息以電子郵件、傳真和電話等方式發(fā)送至主機(jī)廠商。根據(jù)所述條件要求，對本發(fā)明的系統(tǒng)配置和實(shí)施方案如下1.組網(wǎng)綜合考慮網(wǎng)絡(luò)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，將所有風(fēng)電機(jī)組、箱式變壓器和測風(fēng)塔構(gòu)成2個(gè)環(huán)網(wǎng)，統(tǒng)一接入間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)；由于需要監(jiān)控箱式變壓器信息，因此在每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組側(cè)要安裝交換機(jī)，使單機(jī)數(shù)據(jù)處理和傳輸單元同變壓器測控裝置的信息融合起來，這種情況下環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。推薦的本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。間隔層數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)主要包括三個(gè)通訊控制單元，其中兩個(gè)負(fù)責(zé)風(fēng)電場數(shù)據(jù)(包括風(fēng)機(jī)和測風(fēng)塔)的接收和規(guī)約轉(zhuǎn)換，一個(gè)負(fù)責(zé)變電站數(shù)據(jù)的接受和規(guī)約轉(zhuǎn)換；站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)包含兩臺(tái)互為熱備用數(shù)據(jù)服務(wù)器、一臺(tái)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作站、一臺(tái)Web服務(wù)器、兩臺(tái)操作員工作站和一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)；為保證系統(tǒng)的可靠性，數(shù)據(jù)服務(wù)器均為雙網(wǎng)卡配置。Web服務(wù)器通過網(wǎng)關(guān)/路由器與Internet相連，主要為遠(yuǎn)程工作站提供瀏覽功能；兩臺(tái)操作員工作站中，一臺(tái)負(fù)責(zé)對風(fēng)場的綜合監(jiān)控，包括電氣量和機(jī)械量監(jiān)控，一臺(tái)負(fù)責(zé)對變電站的綜合監(jiān)控，兩臺(tái)工作站的功能可以任意組合和切換；系統(tǒng)的報(bào)表和圖形輸出功能由網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)負(fù)責(zé)。站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)為10/100M以太網(wǎng)，由一臺(tái)24 口的交換機(jī)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的交換；遠(yuǎn)程Web瀏覽功能通過在站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程工作站之間添加網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備具備路由器/防火墻/VPN服務(wù)器功能，通過配置網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)功能為遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)提供Web瀏覽服務(wù)，且Web瀏覽的用戶不具備控制功能，此外，網(wǎng)關(guān)設(shè)備還提供VPN撥號(hào)接入服務(wù)，遠(yuǎn)程用戶可以通過電話線路由Modem撥號(hào)方式接入到站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，這種撥號(hào)方式雖然速度較慢，但具有很高的安全性。3.與電網(wǎng)EMS系統(tǒng)通訊升級(jí)方案。若系統(tǒng)需要和電網(wǎng)EMS系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)電量監(jiān)控和匯報(bào)等功能，可對系統(tǒng)進(jìn)行如下改造與電網(wǎng)EMS系統(tǒng)通訊的功能由間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中的通訊控制單元實(shí)現(xiàn)；由于本系統(tǒng)包含多臺(tái)通訊控制單元，因此需要將各臺(tái)通訊控制單元相連，然后通過交換機(jī)和電力專線與電網(wǎng)EMS相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，如圖7所示；通訊協(xié)議一般采用104協(xié)議。4.遠(yuǎn)程報(bào)警方案。為保證系統(tǒng)的安全性，一般處于站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作員工作站都不具備聯(lián)網(wǎng)功能，為實(shí)現(xiàn)以電子郵件的方式發(fā)送報(bào)警信息的功能，可在具備聯(lián)網(wǎng)功能的Web服務(wù)器上架設(shè)SMTP服務(wù)器或者代理服務(wù)器，操作員工作站通過SMTP服務(wù)器或代理服務(wù)器向特定的電子郵件賬戶發(fā)送包含報(bào)警信息的郵件；為實(shí)現(xiàn)電話和傳真報(bào)警的功能，可在操作員工作站上安裝Modem，與電話線連接，并在系統(tǒng)軟件平臺(tái)中設(shè)置報(bào)警事件發(fā)生時(shí)自動(dòng)發(fā)送傳真以及自動(dòng)撥號(hào)并發(fā)出語音報(bào)警。需要聲明的是，本發(fā)明內(nèi)容及具體實(shí)施方式
意在證明本發(fā)明所提供技術(shù)方案的實(shí)際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的精神和原理啟發(fā)下，可作各種修改、等同替換、或改進(jìn)。但這些變更或修改均在申請待批的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、電網(wǎng)EMS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、變電站測控保護(hù)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程工作站和機(jī)組(l...n);所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通過所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)分別與所述電網(wǎng)EMS系統(tǒng)、所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、所述變電站測控保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)控制所述遠(yuǎn)程工作站；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別各個(gè)采集機(jī)組(1. . . n)的數(shù)據(jù)；所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通過所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)接收風(fēng)電場氣象信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，包括依次連接的操作員工作站1，2、服務(wù)主機(jī)、服務(wù)備機(jī)、五防工作站、保護(hù)師工作站、管理工作站、風(fēng)電預(yù)報(bào)工作站、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作站、人工分析終端、Web服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，包括依次連接的多個(gè)通信控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信控制單元采用型號(hào)為NSC300的 裝直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電網(wǎng)EMS系統(tǒng)，通過路由器與所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括塔架葉輪信息采集器和分別與其連接的振動(dòng)傳感器、軸壓電傳感器和位移傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述振動(dòng)傳感器采用型號(hào)為PCB356A15或者PCB352C33的振動(dòng)傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述塔架葉輪信息采集器設(shè)置數(shù)據(jù)處理板卡，所述數(shù)據(jù)處理板卡用于風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)和風(fēng)電場數(shù)據(jù)的提取和存儲(chǔ)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、有功功率、無功功率、發(fā)電量、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、偏航角、傳動(dòng)鏈主軸軸心的運(yùn)動(dòng)軌跡、傳動(dòng)鏈各機(jī)械部件的振動(dòng)和沖擊信息、以及塔架和葉片的振動(dòng)信息；所述風(fēng)電場數(shù)據(jù)，包括風(fēng)速、有功功率、無功功率和氣象信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變電站測控保護(hù)系統(tǒng)，包括分別向所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的測控裝置和第三方智能設(shè)備。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第三方智能設(shè)備，是接口設(shè)備。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn)程工作站，通過網(wǎng)關(guān)和防火墻接受所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的控制。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述各個(gè)機(jī)組(1...n)，包括分別向所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種風(fēng)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)，包括站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、電網(wǎng)EMS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、變電站測控保護(hù)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程工作站和機(jī)組(1...n)；所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通過所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)分別與所述電網(wǎng)EMS系統(tǒng)、所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、所述變電站測控保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)控制所述遠(yuǎn)程工作站；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別各個(gè)采集機(jī)組(1...n)的數(shù)據(jù)；所述站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通過所述間隔層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)接收風(fēng)電場氣象信息。本發(fā)明提供的風(fēng)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電電氣量的監(jiān)控及風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的功能，使其在對風(fēng)電監(jiān)控的同時(shí)，也能對風(fēng)電機(jī)組的故障狀態(tài)進(jìn)行預(yù)知和報(bào)警。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102999025SQ20121044457
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者朱凌志, 張磊, 馬曉晶, 陳寧, 趙大偉, 王湘艷, 趙亮 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司