专利名称：风电场风速风向超前采集控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风速风向采集控制器，尤其是一种风电场风速风向超前采集控制器。
背景技术：
随着能源短缺和环保节能意识的提高，近年来风力发电场的建设规模越来越大。 风力发电场是由若干台独立运行的风力发电机采取直接并网或间接集中并网组成。每一台风力发电机组在运行过程中，风速、风向信号的检测精度直接影响系统的发电质量和发电效率，甚至是安全运行。目前我国的风力发电机组都采用在机体自身的上方安装风速，风向传感器来检测本台风力发电机的风信号，进而送入风力发电机控制器的CPU来控制风力发电机的最大风能跟踪运行以及相关的动作，因为风速、风向传感器安装在风机的上方，叶片的后面，风先经过叶片扫掠后，其自身的参数会受到影响，再经过机体自身风传感器检测的信号将会有一定偏差，这将影响风力发电机控制器的控制精度；此外，由于风传感器检测的滞后性，在遇到暴风时，风先对风机叶片冲击过后才能检测到，然后去采取保护动作停机， 使得风机叶片和机座受到较大外力作用的冲击，我国海上风力发电机每年都因为台风到来时保护不及时导致10%-20%的损害率。综上所述，传统的风力发电机组风速、风向检测方法会带来检测精度有偏差和对强风甚至暴风保护不及时等问题。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种风电场风速风向超前采集控制器，超前于风力发电机叶片扫风和自身检测时间，带预测保护功能控制器，能使在暴风或强风到来情况下，提前让风力发电机组执行安全保护措施并向远程控制中心报警，具有工作效率高、安全可靠的特点。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种风电场风速风向超前采集控制器，包括有塔架，在塔架上的风力发电机周围设有风速、风向传感器，风速、风向传感器与无线发射器相连接，无线发射器与无线接收器无线连接，无线接收器再与控制CPU相连接。所述的风力发电机为每5 8台配置的风速、风向传感器的数量为4组。所述的风速、风向传感器包括第一风速、风向传感器、第二风速、风向传感器、第三风速、风向传感器和第四风速、风向传感器，无线发射器包括第五无线发射器、第六无线发射器、第七无线发射器和第八无线发射器，第一风速、风向传感器与第五无线发射器相连接，第二风速、风向传感器与第六无线发射器相连接，第三风速、风向传感器与第七无线发射器相连接，第四风速、风向传感器与第八无线发射器相连接，无线信号采用3G信号。所述的无线发射器设置在风传感器组的安装塔上。所述的无线接收器安置在机舱内，用信号线与控制CPU相连。[0010]所述的控制CPU为风机总控制器的CPU。所选的风速、风向传感器均为数字输出式。本实用新型由于采用了预检测控制思路，具有以下优点一、系统传感器工作效率单台风力发电机可以同时感知多个方向的风速，做到提前动作，实现高效对风和风能利用。二、系统安全与可靠性在暴风或强风到来前就可以先检测到，在风未到达设备前可以有足够的时间做好安全措施，大大减小强风给机组设备特别是桨叶带来的冲击；同时， 由于每台风机可以使用多个传感器信号，技术某一组传感器出故障，还可以通过其它组的正常信号维持风力发电设备的正常运行，大大降低风力发电机组对单组传感器信号的依赖性。因此，本实用新型具有工作效率高，安全可靠，并对风机系统有很好的保护、控制效果。
图1是本实用新型的信号采集和处理系统结构示意图。图2是本实用新型工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作进一步详细说明。参见图1，一种风电场风速风向超前采集控制器，包括有塔架12，在塔架12上的风力发电机13周围设有4组风速、风向传感器，即第一风速、风向传感器1、第二风速、风向传感器2、第三风速、风向传感器3和第四风速、风向传感器4，第一风速、风向传感器1与第五无线发射器5相连接，第二风速、风向传感器2与第六无线发射器6相连接，第三风速、风向传感器3与第七无线发射器7相连接，第四风速、风向传感器4与第八无线发射器8相连接， 其中，第一风速、风向传感器1与第五无线发射器5、第二风速、风向传感器2与第六无线发射器6、第三风速、风向传感器3与第七无线发射器7、第四风速、风向传感器4与第八无线发射器8分别组成一套完整的风检测和发送机系统，无线信号采用3G信号，第五无线发射器5、第六无线发射器6、第七无线发射器7、第八无线发射器8与无线接收器9无线连接，无线接收器9再与控制CPUlO相连接，无线接收器9将信号接受，滤波和转换后通过连接电缆传送给控制CPUlO。所述的风力发电机为每5 8台配置的风速、风向传感器的数量为4组。所述的无线发射器设置在风传感器组的安装塔11上。所述的无线接收器安置在机舱内，用信号线与控制CPUlO相连。所述的控制CPUlO为风机总控制器的CPU，只需添加软件功能即可。所选的风速、风向传感器均为数字输出式。参见图2，本系统的CPU软件工作过程如下在系统通电后，先进行接收器接收信号检测，对4个风传感器1-4送来的信号判断正常与否，将正常信号送入CPUlO的主程序存储器备用，同时，将有故障的传感器通过显示装置报警。CPU对送入的传感器信号比较风速的一致性和有效性，对在正常风速范围内的信号取平均值后提供给控制器使用，如果检测
4到某一传感器有暴风或强风信号，将直接指挥机组执行停机保护的各动作，可以在暴风未到机组就已做好保护，直到危险解除后恢复正常工作。本实用新型的工作原理是设备初始化后，控制CPUlO先检测4个风速、风向传感器信号正常与否，只接受正常信号，若检测信号不正常，则发出不正常运行传感器报警信号；接收正常传感器信号后， 在CPUlO里做高精度运算，进行数据运算处理，将结果送给整套风机控制系统主程序使用， 用以控制各机构执行正常或预保护动作。当检测到某一方向有暴风或危险风速出现时，控制CPUlO将直接调用保护程序，控制各机构提前做好有效保护，直至危险解除再恢复工作。
权利要求1.风电场风速风向超前采集控制器，包括有塔架(12)，其特征在于，在塔架上的风力发电机周围设有风速、风向传感器，风速、风向传感器与无线发射器相连接，无线发射器与无线接收器无线连接，无线接收器(9)再与控制CPU (10)相连接。
2.根据权利要求1所述的风电场风速风向超前采集控制器，其特征在于，所述的风速、 风向传感器包括第一风速、风向传感器(1)、第二风速、风向传感器(2)、第三风速、风向传感器(3)和第四风速、风向传感器(4)，无线发射器包括第五无线发射器(5)、第六无线发射器(6)、第七无线发射器(7)和第八无线发射器(8)，第一风速、风向传感器(1)与第五无线发射器(5)相连接，第二风速、风向传感器(2)与第六无线发射器(6)相连接，第三风速、风向传感器(3)与第七无线发射器(7)相连接，第四风速、风向传感器(4)与第八无线发射器 (8)相连接，无线信号采用3G信号。
3.根据权利要求1所述的风电场风速风向超前采集控制器，其特征在于，所述的风力发电机为每5 8台配置的风速、风向传感器的数量为4组。
4.根据权利要求1所述的风电场风速风向超前采集控制器，其特征在于，所述的无线发射器设置在风传感器组的安装塔(11)上。
5.根据权利要求1所述的风电场风速风向超前采集控制器，其特征在于，所述的无线接收器安置在机舱内，用信号线与控制CPU (10)相连。
6.根据权利要求1所述的风电场风速风向超前采集控制器，其特征在于，所述的控制 CPU (10)为风机总控制器的CPU。
专利摘要风电场风速风向超前采集控制器，包括有塔架，在塔架上的风力发电机周围设有风速、风向传感器，风速、风向传感器与无线发射器相连接，无线发射器与无线接收器无线连接，无线接收器再与控制CPU相连接，控制CPU先检测风速、风向传感器信号正常与否，只接受正常信号，若检测信号不正常，则发出不正常运行传感器报警信号；接收正常传感器信号后，在CPU里做高精度运算，将结果送给整套风机控制系统主程序使用，当检测到某一方向有暴风或危险风速出现时，控制CPU将直接调用保护程序，控制各机构提前做好有效保护，直至危险解除再恢复工作，具有工作效率高、安全可靠的特点。
文档编号G05B19/048GK202141938SQ201120269849
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者孟彦京, 段明亮, 王红艳, 陈景文 申请人:陕西科技大学