一种风力发电控制系统的制作方法

本发明涉及风力发电控制，具体涉及一种风力发电控制系统。

背景技术：

目前，风力发电作为清洁、丰富、可再生能源，日益受到全世界广泛重视，特别是今年得到了迅速发展，当风流过风力机叶片，带动风力机转动时，风能转化为机械能，风力机又拖动发电机转子旋转，发电机向电网供电，机械能转化为电能。

风力发电机的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。把风能转变为电能是风能利用中最基本的一种方式。风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成超低速风力发电机为一由转动盘、固定盘、风轮叶片、固定轮、立竿、集电环盘、舵杆、尾舵和逆变器组成的系统。转动盘和固定盘构成该系统的发电机，逆变器包括50赫正弦波振荡器、整形电路、低压输出电路和倒相推挽电路。本系统中的发电机的优点，一是具有超低速建压特点，能在叶片转速低于每分钟100转时正常发电，为弱风地区风力资源的开发利用提供了新途径；二是结构简易，铁芯无开槽，也无电枢绕组，易维修，使用寿命长。

随着电网内所接入风电机组的增多和单台风电机组容量的增大，电力系统对并网风电机组运行有了更高要求，其中十分重要的是交流电网故障下仍能保持与电网连接并向电力系统持续供电的可能，即具有外部故障下不间断运行能力。由于与发电机额定功率相比励磁变频电源容量较小，在故障下不间断运行时如果不采取正确的保护措施，则会因故障使发电机转子侧感应出大电流，引起转子侧变换器过电流和直流环节过电压、严重危害风电机组核心部件的安全，这是目前国内风电机组运行控制器企业在风电机组设计中未曾考虑而又必须面对的实际问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种风力发电控制系统。

本发明采用的技术方案是：一种风力发电控制系统，包括控制软件系统和硬件系统；

所述控制软件系统包括综合控制单元、显示单元、通讯单元、图像监测单元、发电机检测单元、温度检测单元、雨雪检测单元、风力发电机冷却元件单元、风速及风向检测单元、风力发电安装塔稳定性检测单元；所述综合控制单元分别链接显示单元、通讯单元、图像监测单元、发电机检测单元、温度检测单元、雨雪检测单元、风力发电机冷却元件单元、风速及风向检测单元、风力发电安装塔稳定性检测单元；所述图像监测单元、发电机检测单元、温度检测单元、雨雪检测单元、风力发电机冷却元件单元、风速及风向检测单元、风力发电安装塔稳定性检测单元分别通过显示单元进行显示；

所述硬件系统包括通讯设备、控制器设备、发电机检测传感器组、温度传感器、雨雪监测传感器、风速及风向检测传感器、风力发电安装塔稳定性传感器、图像监测设备、风力发电机冷却风扇；控制器设备分别电性连接发电机检测传感器组、温度传感器、雨雪监测传感器、风速及风向检测传感器、风力发电安装塔稳定性传感器、图像监测设备、通讯设备、风力发电机冷却风扇；

所述控制软件系统安装在主控计算机；控制软件系统通过通讯设备连接风力发电的控制器设备；控制器设备分别连接发电机检测传感器组、温度传感器、雨雪检测传感器、风速及风向检测传感器、风力发电安装塔稳定性传感器、图像监测设备；控制软件系统通过控制器设备监测发电机检测传感器组、温度传感器、雨雪检测传感器、风速及风向检测传感器、风力发电安装塔稳定性传感器、图像监测设备的数据；发电机检测传感器组检测发电机的电流、电压、功率；温度传感器检测风力发电叶片及转轴的温度；雨雪检测传感器检测雨雪的数据；风速及风向检测传感器监测风速及风向；风力发电安装塔稳定性传感器检测风力发电安装塔的稳定性；图像监测设备拍摄风力发电机的图像并传输到主控计算机通过控制软件系统进行分析处理；

在监测的数据异常时，通过控制器设备控制风力发电机停止运行，并进行告警。

进一步地，所述控制软件系统中的：

综合控制单元：用以控制软件系统进行综合控制；

显示单元：用以数据显示及告警显示；

通讯单元：用以软件系统进行显示；

图像监测单元：用以对图像监测设备监测的图像进行处理，并进行分析；发电机图像有异常情况时通过显示单元显示异常情况，并通过综合控制单元进行告警或停止发电机运行；

发电机检测单元：用以检测发电机传感器组检测的发电机的电流、电压、功率数据；

温度检测单元：用以检测风力发电叶片及转轴的温度；

雨雪检测单元：用以检测发电机环境的雨雪数据；

风力发电机冷却元件单元：用以控制风力发电机冷却风扇；

风速及风向检测单元：用以检测风速及风向；

风力发电安装塔稳定性检测单元：用以检测风力发电安装塔的稳定性数据。

更进一步地，所述软件控制系统的图像监测单元包括发电机图像滤波单元、发电机图像锐化单元、发电机图像灰度处理单元、发电机图像分割单元；

发电机图像滤波单元：对发电机图像进行滤波处理；

发电机图像锐化单元：对发电机图像进行锐化处理；

发电机图像灰度处理单元：对发电机图像进行灰度处理；

发电机图像分割单元：对发电机图像进行分割处理；

最终将图像进行比对，确认发电机的图像无误。

更进一步地，所述控制器设备中的软件设有发电机图像滤波单元、发电机图像锐化单元、发电机图像灰度处理单元、发电机图像分割单元；发电机图像滤波单元：对发电机图像进行滤波处理；分别用以对发电机图像进行锐化处理、对发电机图像进行灰度处理、对发电机图像进行分割处理；将处理后的结果传输到控制软件系统，最终将图像进行比对，确认发电机的图像无误。

更进一步地，所述控制器设备通过局域网组网若干个风力发电机的控制器设备。

本发明的优点：

本发明的硬件系统的发电机检测传感器组检测发电机的电流、电压、功率；温度传感器检测风力发电叶片及转轴的温度；雨雪检测传感器检测雨雪的数据；风速及风向检测传感器监测风速及风向；风力发电安装塔稳定性传感器检测风力发电安装塔的稳定性；图像监测设备拍摄风力发电机的图像并传输到主控计算机通过控制软件系统进行分析处理；

所述控制软件系统中的：综合控制单元用以控制软件系统进行综合控制；显示单元用以数据显示及告警显示；通讯单元用以软件系统进行显示；图像监测单元用以对图像监测设备监测的图像进行处理，并进行分析；发电机图像有异常情况时通过显示单元显示异常情况，并通过综合控制单元进行告警或停止发电机运行；发电机检测单元用以检测发电机传感器组检测的发电机的电流、电压、功率数据；温度检测单元用以检测风力发电叶片及转轴的温度；雨雪检测单元用以检测发电机环境的雨雪数据；风力发电机冷却元件单元用以控制风力发电机冷却风扇；风速及风向检测单元用以检测风速及风向；风力发电安装塔稳定性检测单元：用以检测风力发电安装塔的稳定性数据。能够对风力发电机进行全面监测，防止异常发生。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的一种风力发电控制系统的结构框图；

图2是本发明的一种风力发电控制系统的控制软件系统结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

参考图1和图2，如图1和图2所示，一种风力发电控制系统，包括控制软件系统和硬件系统；

所述控制软件系统包括综合控制单元、显示单元、通讯单元、图像监测单元、发电机检测单元、温度检测单元、雨雪检测单元、风力发电机冷却元件单元、风速及风向检测单元、风力发电安装塔稳定性检测单元；所述综合控制单元分别链接显示单元、通讯单元、图像监测单元、发电机检测单元、温度检测单元、雨雪检测单元、风力发电机冷却元件单元、风速及风向检测单元、风力发电安装塔稳定性检测单元；所述图像监测单元、发电机检测单元、温度检测单元、雨雪检测单元、风力发电机冷却元件单元、风速及风向检测单元、风力发电安装塔稳定性检测单元分别通过显示单元进行显示；

所述硬件系统包括通讯设备、控制器设备、发电机检测传感器组、温度传感器、雨雪监测传感器、风速及风向检测传感器、风力发电安装塔稳定性传感器、图像监测设备、风力发电机冷却风扇；控制器设备分别电性连接发电机检测传感器组、温度传感器、雨雪监测传感器、风速及风向检测传感器、风力发电安装塔稳定性传感器、图像监测设备、通讯设备、风力发电机冷却风扇；

所述控制软件系统安装在主控计算机；控制软件系统通过通讯设备连接风力发电的控制器设备；控制器设备分别连接发电机检测传感器组、温度传感器、雨雪检测传感器、风速及风向检测传感器、风力发电安装塔稳定性传感器、图像监测设备；控制软件系统通过控制器设备监测发电机检测传感器组、温度传感器、雨雪检测传感器、风速及风向检测传感器、风力发电安装塔稳定性传感器、图像监测设备的数据；发电机检测传感器组检测发电机的电流、电压、功率；温度传感器检测风力发电叶片及转轴的温度；雨雪检测传感器检测雨雪的数据；风速及风向检测传感器监测风速及风向；风力发电安装塔稳定性传感器检测风力发电安装塔的稳定性；图像监测设备拍摄风力发电机的图像并传输到主控计算机通过控制软件系统进行分析处理；

在监测的数据异常时，通过控制器设备控制风力发电机停止运行，并进行告警。

所述控制软件系统中的：

综合控制单元：用以控制软件系统进行综合控制；

显示单元：用以数据显示及告警显示；

通讯单元：用以软件系统进行显示；

图像监测单元：用以对图像监测设备监测的图像进行处理，并进行分析；发电机图像有异常情况时通过显示单元显示异常情况，并通过综合控制单元进行告警或停止发电机运行；

发电机检测单元：用以检测发电机传感器组检测的发电机的电流、电压、功率数据；

温度检测单元：用以检测风力发电叶片及转轴的温度；

雨雪检测单元：用以检测发电机环境的雨雪数据；

风力发电机冷却元件单元：用以控制风力发电机冷却风扇；

风速及风向检测单元：用以检测风速及风向；

风力发电安装塔稳定性检测单元：用以检测风力发电安装塔的稳定性数据。

所述软件控制系统的图像监测单元包括发电机图像滤波单元、发电机图像锐化单元、发电机图像灰度处理单元、发电机图像分割单元；

发电机图像滤波单元：对发电机图像进行滤波处理；

发电机图像锐化单元：对发电机图像进行锐化处理；

发电机图像灰度处理单元：对发电机图像进行灰度处理；

发电机图像分割单元：对发电机图像进行分割处理；

最终将图像进行比对，确认发电机的图像无误。

所述控制器设备中的软件设有发电机图像滤波单元、发电机图像锐化单元、发电机图像灰度处理单元、发电机图像分割单元；发电机图像滤波单元：对发电机图像进行滤波处理；分别用以对发电机图像进行锐化处理、对发电机图像进行灰度处理、对发电机图像进行分割处理；将处理后的结果传输到控制软件系统，最终将图像进行比对，确认发电机的图像无误。控制器设备也能对图像进行处理，其功能与控制软件系统中的图像监测单元的图形处理功能相同。

控制软件系统设有可以选择是否应用控制器设备对图像进行处理的选项设置。

所述控制器设备通过局域网组网若干个风力发电机的控制器设备。控制软件系统能对若干个风力发电机进行监测。

本发明的硬件系统的发电机检测传感器组检测发电机的电流、电压、功率；温度传感器检测风力发电叶片及转轴的温度；雨雪检测传感器检测雨雪的数据；风速及风向检测传感器监测风速及风向；风力发电安装塔稳定性传感器检测风力发电安装塔的稳定性；图像监测设备拍摄风力发电机的图像并传输到主控计算机通过控制软件系统进行分析处理；

所述控制软件系统中的：综合控制单元用以控制软件系统进行综合控制；显示单元用以数据显示及告警显示；通讯单元用以软件系统进行显示；图像监测单元用以对图像监测设备监测的图像进行处理，并进行分析；发电机图像有异常情况时通过显示单元显示异常情况，并通过综合控制单元进行告警或停止发电机运行；发电机检测单元用以检测发电机传感器组检测的发电机的电流、电压、功率数据；温度检测单元用以检测风力发电叶片及转轴的温度；雨雪检测单元用以检测发电机环境的雨雪数据；风力发电机冷却元件单元用以控制风力发电机冷却风扇；风速及风向检测单元用以检测风速及风向；风力发电安装塔稳定性检测单元：用以检测风力发电安装塔的稳定性数据。能够对风力发电机进行全面监测，防止异常发生。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。