一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统的制作方法

本实用新型涉及风电场设备/设施监测领域，具体涉及一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统。

背景技术：

随着国民经济的迅速发展，对绿色能源的需求和供电可靠性的要求越来越高，风力作为新能源发电的重要组成部分，担负着清洁能源提供的重要任务。因此，风力发电的安全、可靠、稳定运行就显得尤为重要。由于风电场所处位置使得风机容易受雷击伤害，由此导致风机在运行过程中存在很大的安全隐患，目前主要靠人工周期性巡检检查，需要有一套风机运行状态在线监测系统来对风机运行状态进行在线监测。

另外，为了避免和减小因雷电带来的安全隐患，风电场都采取了防雷接地与过电压保护设计，并对防雷设施进行周期性巡检，也需要一套系统来对风电场防雷设施进行在线监测。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统，其采用模块化方式，能实时对风电场升压变电站防雷设施与风电场的风机运行状态进行监测，使风电场防雷设施及风机运行状态检测完成了“周期巡检”向“状态检修”的改变。

为解决现有技术存在的问题，本实用新型的技术方案是：一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统，包括铁塔运行状态在线监测装置和防雷设施智能在线监测系统，铁塔运行状态在线监测装置与防雷设施智能在线监测系统连接，其特征在于：还包括通信管理机、风机运行状态在线监测装置和后台系统，所述的防雷设施智能在线监测系统、风机运行状态在线监测装置和后台系统分别与通信管理机连接。

所述的风机运行状态在线监测装置包括CPU模块、电缆金属护套接地监测模块、接地网电阻监测模块、接地引下线监测模块、风机运行姿态监测模块、跨步电压监测模块、接触电压监测模块、避雷针监测模块和告警模块；所述的电缆金属护套接地监测模块、接地网电阻监测模块、接地引下线监测模块、风机运行姿态监测模块、跨步电压监测模块、接触电压监测模块、避雷针监测模块和告警模块分别与CPU模块连接。

所述的后台系统包括状态监测工作站、通信模块和远程智能监控终端；所述的远程智能监控终端通过网络与通信模块连接，通信模块与状态监测工作站连接。

所述的CPU模块的型号为EM9170。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型针对风电场防雷设施及风机运行状态的在线监测，实现了从无到有的转变，采用模块化方式，结合现有的有线/无线通信技术，做到了对风电场防雷设施及风机运行状态的在线监测。对比现状，优点如下:

风电场防雷设施及风机运行状态在线监测的从无到有；

系统采用模块化方式，能对风电场防雷设施与风机运行状态进行实时在线监测；

通过通信管理机，完成多装置，多协议设备，多通信方式的互联；

实现了后台系统的在线监控与远程智能监控终端移动化监测。

附图说明

图1是本实用新型结构模块图；

图2为本实用新型接地网电阻监测模块原理框图；

图3为本实用新型接地引下线监测模块原理框图；

图4为本实用新型风机运行姿态监测模块原理框图；

图5为本实用新型跨步电压监测模块原理框图；

图6为本实用新型接触电压监测模块原理框图；

附图标记说明：1-通信管理机，2-防雷设施智能在线监测系统，3-铁塔运行状态在线监测装置，4-风机运行状态在线监测装置，5-后台系统；

401-CPU模块，402-电缆金属护套接地监测模块，403-接地网电阻监测模块，404-接地引下线监测模块，405-风机运行姿态监测模块，406-跨步电压监测模块，407-接触电压监测模块，408-避雷针监测模块，409-告警模块；

501-状态监测工作站，502-通信模块，503-远程智能监控终端。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实施例提供一种风电场防雷设施及风机运行状态在线监测系统，包括通信管理机1、防雷设施智能在线监测系统2、铁塔运行状态在线监测装置3、风机运行状态在线监测装置4和后台系统5，防雷设施智能在线监测系统2与铁塔运行状态在线监测装置3连接，所述的防雷设施智能在线监测系统2、风机运行状态在线监测装置4和后台系统5分别与通信管理机1连接。

通信管理机1采用XHT-200通信管理机；

所述的风机运行状态在线监测装置4包括CPU模块401（CPU模块401的型号为EM9170）、电缆金属护套接地监测模块402、接地网电阻监测模块403、接地引下线监测模块404、风机运行姿态（沉降/倾斜）监测模块405、跨步电压监测模块406、接触电压监测模块407、避雷针监测模块408和告警模块409；所述的电缆金属护套接地监测模块402、接地网电阻监测模块403、接地引下线监测模块404、风机运行姿态监测模块405、跨步电压监测模块406、接触电压监测模块407、避雷针监测模块408和告警模块409分别与CPU模块401连接，从而完成风机运行状态的在线监测，其中408避雷针监测模块采用XHBJD-900。

所述的后台系统5用来完成系统的状态监测与移动化智能监控，包括状态监测工作站501、通信模块502和远程智能监控终端503；所述的远程智能监控终端503通过网络与通信模块502连接，通信模块502与状态监测工作站501连接。

本实用新型防雷设施智能在线监测系统2和风机运行状态在线监测装置4都通过通信管理机1与后台系统5相连，再由Internet网络6的接入完成系统移动化监测需求，从而形成了整个系统的有线/无线连接，完成了对风电场防雷设施及风机运行状态的在线监测。

铁塔运行状态在线监测装置3的结构在专利号2017206748782中已经公开。

防雷设施智能在线监测系统2的结构在专利号2017206747648中已经公开。

参加图2 ：其中，Ⅲ与Ⅺ为接地极，UⅧ表示Ⅷ 处的电压，UⅩ表示Ⅹ处的电压，IⅡ表示Ⅱ处的电流。CPU 401发出PWM信号，经过信号发生电路403-1驱动升压电路403-2，从Ⅰ输出测试电流到接地极Ⅲ，CPU 401控制信号采集电路403-3采集Ⅱ处的输出电流IⅡ与Ⅷ处的输出电压UⅧ，如果Ⅱ处无电流则测试回路开路，如果有电流则采集Ⅹ处的电压UⅩ，根据R=U/I,则可以计算出接地网电阻R=UⅩ/IⅡ。

CPU 401通过发送PWM信号，经过信号发生电路403-1模块后驱动升压电路403-2模块，升压电路403-2模块输出测试电流Ⅰ经测试点Ⅱ到接地极Ⅲ, 接地极Ⅲ经过地Ⅴ流Ⅳ处。同时信号采集电路403-3通过Ⅵ流向Ⅱ处采集数据，通过Ⅶ流向Ⅷ处采集数据，通过Ⅸ流向地网Ⅻ处并采集Ⅹ处数据，信号采集电路将采集的数据返回CPU 401，进行运算。

参加图3 ：其中，404-4为接地引下线，UⅤ表示Ⅴ处的电压，IⅡ表示Ⅱ处的电流。CPU401发出PWM信号，经过信号发生电路404-1驱动升压电路404-2，从Ⅰ输出测试电流到接地引下线404-4， CPU401控制信号采集电路采404-3采集Ⅱ处的输出电流与Ⅴ处的输出电压，如果Ⅱ处无电流则测试回路开路，如果有电流则采集Ⅴ处的电压，根据R=U/I,则可以计算出接地引下线电阻R=UⅤ/IⅡ。

CPU401通过发送PWM信号，经过信号发生电路404-1模块后驱动升压电路404-2模块，升压电路404-2模块输出测试电流Ⅰ经测试点Ⅱ到接地引下线404-4处的Ⅲ, 接地引下线经地网通过Ⅳ处流向Ⅴ并流回升压电路404-2模块。同时信号采集电路404-3通过Ⅵ流向Ⅴ处采集数据，通过Ⅶ流向Ⅱ处采集数据，信号采集电路将采集的数据返回CPU401，进行运算。

参加图4：MPU6050是一款姿态传感器，通过它可以得到待测物体x、y、z 轴的倾角。在工作时，CPU401通过信号采集电路405-1对405-2姿态传感器 MPU6050采集的六个数据（三轴加速度 AD 值、三轴角速度 AD 值）经过姿态融合后就可以计算出该位置风塔的姿态变化（沉降/倾斜）。

参见图5：其中，406-1为信号采集电路，Ⅰ与Ⅱ为埋入地下的接地极，且2根接地极之间相距1m，Ⅲ处采集的电压为 UⅢ。CPU401 通过信号采集电路406-1采集Ⅲ处的电压并返回CPU401处进行计算，从而得出跨步电压值。现场也可根据需求在多处位置进行埋电极并测量跨步电压。

参见图6：其中，407-2为信号采集电路，Ⅲ为埋入地下的接地极，407-1为电力设备，在距地面高1.8m的Ⅰ处与信号采集电路相连接，Ⅱ处采集的电压为 UⅡ。CPU401 通过信号采集电路407-2采集Ⅱ处的电压并返回CPU401 处进行计算，从而得出电力设备407-1的接触电压值。现场也可根据需求在多处位置进行埋电极并测量接触电压。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。