一种应用于风力发电机的雷电灾害综合监测箱的制作方法

本实用新型涉及风力发电设备领域，具体涉及一种应用于风力发电机的雷电灾害综合监测箱。

背景技术：

风机发电机组多位于山顶或海上，局地范围内，属于最高构筑物，极易遭受雷击，造成风机叶片受损，高压避雷器损坏。

目前，在风机发电领域中，风机雷电防护体系无法做到对雷电有针对性的防护，该如何防护，大多实施方案都只建立在雷电假说理论上，缺乏准确的雷电灾害数据。而且目前市面上的技术方案大多为独立的单项监测，而没有把雷电灾害涉及的多个方面数据进行统一整合分析，使得监测分析具有单一性、局限性，无法客观真实的反应出雷电灾害的真实数据。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种应用于风力发电机的雷电灾害综合监测箱，以解决现在风机发电领域中，用于雷电防护体系的技术方案大多为独立的单项监测，而没有把雷电灾害涉及的多个方面数据进行统一整合分析，导致数据不准确问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种应用于风力发电机的雷电灾害综合监测箱，包括中压侧避雷器监测模块、风叶风机雷电流监测模块和中压侧避雷器漏电流及风机接地状况监测模块，其中：

中压侧避雷器监测模块，其连接有中压侧避雷器环境温度监测采集单元、中压侧避雷器外表温度监测采集单元和中压侧避雷器漏电流监测采集单元，所述中压侧避雷器环境温度监测采集单元用于与固定在中压侧避雷器外围空间的中压侧避雷器环境温度监测传感器相连，所述中压侧避雷器外表温度监测采集单元用于与固定在中压侧避雷器地线端外表面的中压侧避雷器外表温度监测传感器相连，所述中压侧避雷器漏电流监测采集单元用于与套穿在避雷器接地线上的中压侧避雷器漏电流监测传感器相连；

中压侧避雷器漏电流及风机接地状况监测模块，其连接有中压侧避雷器雷电流监测采集单元和风机接地状况监测采集单元，所述中压侧避雷器雷电流监测采集单元用于与套穿在避雷器接地线上的中压侧避雷器雷电流监测传感器相连，所述风机接地状况监测采集单元用于与风机接地状况监测检测柱相连；

风叶风机雷电流监测模块，其连接有风叶接地刷雷电监测采集单元和风机塔体雷电监测采集单元，所述风叶接地刷雷电监测采集单元用于与套穿在风叶接地线上的风叶接地刷雷电监测传感器相连，所述风机塔体雷电监测采集单元用于与套穿在风机塔体接地线的风机塔体雷电监测传感器相连；

所述综合监测箱还包括智能网关，所述中压侧避雷器监测模块、风叶风机雷电流监测模块和中压侧避雷器漏电流及风机接地状况监测模块均分别与智能网关相连，并通过智能网关与风电场监控中心进行数据通讯。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述中压侧避雷器环境温度监测传感器为薄膜型温度传感器，其固定在中压侧避雷器外围空间且不与除中压侧避雷器环境温度监测传感器连接线以外的其它物体接触。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述风力发电机包括风叶、风机箱体、风机塔体，其中：

所述风机箱体内设有转子轴承座、发电机、线性耦合变压器和主控电路，所述发电机通过转子轴承座与风叶转动连接，其并通过主控电路与线性耦合变压器电连接以实现发电；

所述风机塔体用于架设并支撑风机箱体，风机塔体内设有中压环网柜，所述中压环网柜内设有与线性耦合变压器的输出端相连的中压开关，连接在所述中压开关输出端的中压避雷器。

所述中压开关的输出端还连接有用于电能输出的风电场并网升压站。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述中压侧避雷器外表温度监测传感器包括分别设置在中压侧避雷器A、B、C相上的中压侧避雷器外表A相温度监测传感器、中压侧避雷器外表B相温度监测传感器和中压侧避雷器外表C相温度监测传感器，所述中压侧避雷器外表温度监测采集单元包括分别与对应相的中压侧避雷器外表温度监测传感器相连的中压侧避雷器外表A相温度监测采集单、中压侧避雷器外表B相温度监测采集单和中压侧避雷器外表C相温度监测采集单。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述避雷器接地线包括分别连接在避雷器A、B、C相上的三根分相接地线，以及将三根分相接地线并联在一起后连接到接地汇流端子上的集合接地线。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述中压侧避雷器漏电流监测传感器包括分别套穿在分相接地线上的中压侧避雷器漏电流A相监测传感器、中压侧避雷器漏电流B相监测传感器和中压侧避雷器漏电流C相监测传感器，所述中压侧避雷器漏电流监测采集单元包括分别与对应相的中压侧避雷器漏电流监测传感器相连的中压侧避雷器漏电流A相监测采集单元、中压侧避雷器漏电流B 相监测采集单元和中压侧避雷器漏电流C相监测采集单元。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述风叶接地线为用于两风叶接地刷分别连接到接地汇流端子的两根风叶接地线，所述风叶接地刷雷电监测传感器包括分别套穿在两风叶接地线上的风叶接地刷A雷电监测传感器和风叶接地刷 B雷电监测传感器，所述风叶接地刷雷电监测采集单元包括分别与风叶接地刷A 雷电监测传感器相连的风叶接地刷A雷电监测单元，以及与风叶接地刷B雷电监测传感器相连的风叶接地刷B雷电监测单元。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述接地汇流端子有多个，多个接地汇流端子并联相连。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述风机接地状况监测检测柱包括分别与风机接地状况监测采集单元相连的风机接地状况监测电压检测柱和风机接地状况监测电流检测柱。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述智能网关与中压侧避雷器监测模块、风叶风机雷电流监测模块和中压侧避雷器漏电流及风机接地状况监测模块之间分别通过RS485数据线通讯相连，所述智能网关与风电场监控中心通过光纤网络通讯相连。

本实用新型的应用于风力发电机的雷电灾害综合监测箱可以达到如下有益效果：

本实用新型的应用于风力发电机的雷电灾害综合监测箱，可全面的监测风机气象雷电灾害状况、接地状况及高压避雷器状况，通过对风机雷电灾害大数据的积累和分析，为风机雷电环境下的防灾减灾提供可靠依据，提高风机发电量，增加风电企业的经济效益。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型应用于风力发电机的雷电灾害综合监测箱提供的一实例的系统框图；

图2为本实用新型的风力发电机的电气图。

图中：1、中压侧避雷器监测模块，2、中压侧避雷器漏电流及风机接地状况监测模块，3、风叶风机雷电流监测模块，4、智能网关，5、风电场监控中心；

6、中压侧避雷器环境温度监测传感器，7、中压侧避雷器外表A相温度监测传感器，8、中压侧避雷器外表B相温度监测传感器，9、中压侧避雷器外表C 相温度监测传感器，10、中压侧避雷器漏电流A相监测传感器，11、中压侧避雷器漏电流B相监测传感器，12、中压侧避雷器漏电流C相监测传感器，13、中压侧避雷器雷电流监测传感器，14、风叶接地刷A雷电监测传感器，15、风叶接地刷B雷电监测传感器，16、风机塔体雷电监测传感器，17、风机接地状况监测电压检测柱，18、风机接地状况监测电流检测柱；

101、风叶，102、风机箱体，103、风机塔体，104、中压开关，105、中压避雷器。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，应用于风力发电机的雷电灾害综合监测箱包括中压侧避雷器监测模块1、风叶风机雷电流监测模块3和中压侧避雷器漏电流及风机接地状况监测模块2，其中：

中压侧避雷器监测模块1，其连接有中压侧避雷器105环境温度监测采集单元、中压侧避雷器外表温度监测采集单元和中压侧避雷器漏电流监测采集单元，所述中压侧避雷器105环境温度监测采集单元用于与固定在中压侧避雷器105 外围空间的中压侧避雷器环境温度监测传感器6相连，所述中压侧避雷器外表温度监测采集单元用于与固定在中压侧避雷器105地线端外表面的中压侧避雷器外表温度监测传感器相连，所述中压侧避雷器漏电流监测采集单元用于与套穿在避雷器接地线上的中压侧避雷器漏电流监测传感器13相连；

中压侧避雷器漏电流及风机接地状况监测模块2，其连接有中压侧避雷器雷电流监测采集单元和风机接地状况监测采集单元，所述中压侧避雷器雷电流监测采集单元用于与套穿在避雷器接地线上的中压侧避雷器雷电流监测传感器13相连，所述风机接地状况监测采集单元用于与风机接地状况监测检测柱相连；

风叶风机雷电流监测模块3，其连接有风叶接地刷雷电监测采集单元和风机塔体103雷电监测采集单元，所述风叶接地刷雷电监测采集单元用于与套穿在风叶接地线上的风叶接地刷雷电监测传感器相连，所述风机塔体103雷电监测采集单元用于与套穿在风机塔体103接地线的风机塔体103雷电监测传感器16相连；

所述综合监测箱还包括智能网关4，所述中压侧避雷器监测模块1、风叶风机雷电流监测模块3和中压侧避雷器漏电流及风机接地状况监测模块2均分别与智能网关4相连，并通过智能网关4与风电场监控中心5进行数据通讯。

具体实施中，所述中压侧避雷器环境温度监测传感器6为薄膜型温度传感器，其固定在中压侧避雷器105外围空间且不与除中压侧避雷器环境温度监测传感器6连接线以外的其它物体接触。

具体实施中，所述风力发电机包括风叶101、风机箱体102、风机塔体103，其中：

所述风机箱体102内设有转子轴承座、发电机、线性耦合变压器和主控电路，所述发电机通过转子轴承座与风叶101转动连接，其并通过主控电路与线性耦合变压器电连接以实现发电；

所述风机塔体103用于架设并支撑风机箱体102，风机塔体103内设有中压环控柜，所述中压环控柜内设有与线性耦合变压器的输出端相连的中压开关104，连接在所述中压开关104输出端的中压避雷器105。

所述中压开关104的输出端还连接有用于电能输出的风电场并网升压站。

具体实施中，所述中压侧避雷器外表温度监测传感器包括分别设置在中压侧避雷器105A、B、C相上的中压侧避雷器外表A相温度监测传感器7、中压侧避雷器外表B相温度监测传感器8和中压侧避雷器外表C相温度监测传感器9，所述中压侧避雷器外表温度监测采集单元包括分别与对应相的中压侧避雷器外表温度监测传感器相连的中压侧避雷器外表A相温度监测采集单、中压侧避雷器外表B相温度监测采集单和中压侧避雷器外表C相温度监测采集单，具体地，中压侧避雷器外表A相温度监测传感器7、中压侧避雷器外表B相温度监测传感器8和中压侧避雷器外表C相温度监测传感器9均为薄膜型温度传感器，分别固定于中压避雷器105三相地线端外表面。

具体实施中，所述避雷器接地线包括分别连接在避雷器A、B、C相上的三根分相接地线，以及将三根分相接地线并联在一起后连接到接地汇流端子上的集合接地线。所述中压侧避雷器漏电流监测传感器包括分别套穿在分相接地线上的中压侧避雷器漏电流A相监测传感器10、中压侧避雷器漏电流B相监测传感器 11和中压侧避雷器漏电流C相监测传感器12，所述中压侧避雷器漏电流监测采集单元包括分别与对应相的中压侧避雷器漏电流监测传感器相连的中压侧避雷器漏电流A相监测采集单元、中压侧避雷器漏电流B相监测采集单元和中压侧避雷器漏电流C相监测采集单元，具体地，中压侧避雷器漏电流A相监测传感器10、中压侧避雷器漏电流B相监测传感器11和中压侧避雷器漏电流C相监测传感器12均为穿孔型交流漏电流互感器，避雷器A、B、C相上的三根分相接地线分别穿过互感器中心孔，并固定于环网机柜上。

具体实施中，所述风叶接地线为用于两风叶接地刷分别连接到接地汇流端子的两根风叶接地线，所述风叶接地刷雷电监测传感器包括分别套穿在两风叶接地线上的风叶接地刷A雷电监测传感器14和风叶接地刷B雷电监测传感器15，所述风叶接地刷雷电监测采集单元包括分别与风叶接地刷A雷电监测传感器14 相连的风叶接地刷A雷电监测单元，以及与风叶接地刷B雷电监测传感器15相连的风叶接地刷B雷电监测单元，其中，风叶接地刷A雷电监测传感器14和风叶接地刷B雷电监测传感器15均为穿孔型刚性或柔性罗氏线圈，避雷器接地线穿过罗氏线圈中心孔，固定于风机塔体底部上。

具体实施中，所述接地汇流端子有多个，多个接地汇流端子并联相连，串联的接地汇流端子接入大地。

具体实施中，所述风机接地状况监测检测柱包括分别与风机接地状况监测采集单元相连的风机接地状况监测电压检测柱17和风机接地状况监测电压检测柱 18。

具体实施中，所述智能网关4与中压侧避雷器监测模块1、风叶风机雷电流监测模块3和中压侧避雷器漏电流及风机接地状况监测模块2之间分别通过 RS485数据线通讯相连，所述智能网关4与风电场监控中心5通过光纤网络通讯相连。

本实用新型的应用于风力发电的雷电灾害综合监测箱可实现的功能如下：

对中压环网柜内避雷器进行实时在线监测，包括避雷器的雷电流监测(含雷电流波形、峰值、能量、次数、极性、雷击发生时间、雷击持续时间等)。将避雷器的表面温度与环境温度的对比，确定避雷器是否有温升，从而判定避雷器的雷电流状态；

对中压避雷器105的表面温度通过与环境温度的对比，确定避雷器是否有温升，从而判定避雷器是否出现老化；

对中压避雷器105的交流漏电流进行实时在线监测，当漏电流的值超过某一数值是，预判避雷器是否老化，结合表面温度监测一起判定中压避雷器105能否继续使用，确保发电安全；

对风叶两风叶接地线，分别进行雷电流在线监测(含雷电流波形、峰值、能量、次数、极性、雷击发生时间、雷击持续时间等)，能够清楚的知道风机风叶遭受累积的情况，根据雷击数据，进行有针对性的雷电防护的改造，确保风叶免遭雷电灾害，提高风机的发电小时率；

对风机塔体103接地线，进行雷电流在线监测(含雷电流波形、峰值、能量、次数、极性、雷击发生时间、雷击持续时间等)，能够清楚的知道风机塔体103 遭受累积的情况，根据雷击数据，有针对性的对风机轿厢、塔体内的电气设备进行雷电防护的改造，确保风机电气系统免遭雷电灾害，提高风机的发电小时率；

对风机的接地状况进行实时在线监测，能够提早预防因接地腐蚀、断开、地阻值升高、地点压升高而带来的安全隐患，确保风机的电气安全、雷电安全、触电安全等系统能够正常运行。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质，本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书限定。