风电机组温度监控解决方案

风电机组温度监控解决方案PHSC在线监测系统已在多种领域取得成功的应用l 电缆沟温度在线监测及火灾预警（电缆中间接头温度监测系统）l 高压开关柜温度在线监测l 电机及其接线盒温度在线监测l 泵及风机的轴承温度在线监测地址：徐州市戏马台状元街29号 邮编：221009 电话：051683825909/83825919传真：051683825909 网址：/1、背景分析：随着地球常规资源的日益匮乏，新能源慢慢被各国政府列位了未来重点建设内容，新能源主要包括水能、风能、核能、地热和生物能源。在2008年底，为了应对金融危机，中国政府提出了新增4万亿投资及十大行业的振兴计划，特别将加强新能源建设，作为新能源的代表风电将在今后五到十年里被重点扶植。我国风能资源丰富，储量32亿千瓦，可开发的装机容量约253亿千瓦，居世界首位，在政府大力支持，积极推动风电产业的发展，相信不久的将来，中国的风力发电将成为其主要的供电来源之一。任何一个风力发电机组都包括作为原动机的风力机和将机械能转变为电能的发电机。其中，作为原动机的风力机，其效率在很大程度上决定了整个风力发电机组的效率，而风力机的效率又在很大程度上取决于其负荷是否处于最佳状态。不管一个风力机组是如何精细地设计和施工建造，若它处于过载或久载的状态下，都会出现设备过热的情况。基于此，我们提出了基于无线射频为通讯的风电机组温度监控系统解决方案，系统采用先进成熟的传感技术和独特先进的无线通讯技术进行高压隔离和信号传输，利用其固有的绝缘性和抗电磁场干扰性能，从根本上解决了高压开关柜内触点运行温度不易监测的难题。具有极高的可靠性和安全性，隔离彻底，价格低廉，安装简便。实现了对风电机组重要设备的温度自动监控。网络构造过程中，机组物理距离，现场电磁干扰等该行业独有的特点成为了我们考虑系统温度数据传输的重点。该系统具有如下使用特点：（1） 准确，可靠地监测各触点温度，现场温度和报警信息实时传输至电力网络监测系统；（2） 可根据监测部位不同，对各传感器的报警门限进行单独设置；（3） 监测点与接收设备之间无直接联系，无绝缘问题，不受日光或其他光照影响；（4） 综合价格低，免维护安装，简便安全，一次完成，无需任何其他操作；（5） 多种报警模式选择，预报警门限和即时报警门限两级参数设置可确保提前发现故障苗头，便于及时采取措施，减少直接跳闸停电，防范于未然，减少直接跳闸停电损失；（6） 对监测点温度超标现象提供语音报警和弹出窗口提示，及时提醒值守人员注意到故障现象；（7） 日志记录功能，可对故障点现象描述和处理过程提供录入功能，方便后期进行事故分析；（8） 能满足“三遥”技术发展的要求，实现真正意义上的“无人值守”，显示仪可通过RS485，以太网或光纤等通信接口和控制中心进行通信。从而满足计算机室、配电室（主控室）和被保护电气设备三个不同地点的互联；（9） 数据WEB发布，可在电力局局域网内任意一台机器上，通过分配的权限和口令登录监测系统，浏览数据或设置参数； 系统结构图如下：安装方式：1、 在风力发电机组机舱内部发电机或其他重要电气设备上安装3点无线温度传感器。2、 在机舱内部安装无线温度监测仪，与无线传感器之间利用无线技术完成温度数据采集工作，无线温度监测仪自带的以太网口可接入机组底部的控制系统接口，通过光纤传输至风场主控室，再转换到电脑上显示。3、 在风机底部至箱变的动力电缆上敷设感温电缆，在温度升至68时发出报警信号，输出开关量报警信号接入控制系统和风场主控室。 系统组成：2、系统工作原理KYWXBJ无线测温系统主要由四大部分组成：无线温度传感器，无线温度显示仪，服务器端以及感温电缆电缆四部分组成。投标产品技术参数：无 线 温 度 传 感 器频率范围IEEE802.15.4（免申请）整机睡眠电流5年测量温度（）-55 +150（特殊要求可订制）传输距离100m1000m波特率9600bps发射电流20mA(峰值)最大发射功率10dBm外形尺寸56mm*29mm*18mm测量精度0.5测量时间间隔可由远程软件调节报警温度设定由远程软件对传感器设定，任意调节，在测量时间间隔内温度超过阀值可主动发射上传无 线 温 度 显 示 仪温度传感器TDC数字温度传感器（DS18B20）、无线温度传感器温度精度0.5 测温范围-55+125（TDC传感器），无线传感器自定义。温度分辨率0.0625（TDC传感器）测温点数 64点（ TDC传感器）+60点（无线传感器）测温速度 32点/秒（ TDC传感器），与无线传感器发射间隔相同。通信端口10M以太网，连接计算机网络。通讯接口RS-485接口，连接设备。温度传感器接口1个，电缆长度200M。电源要求10-50Vdc输入，最大电流：150mA。2.1 无线温度传感器无线温度传感器可任意安装在各监测节点上，主要工作原理为：前端温度探头直接和监测点接触进行感温，探头的输出经过A/D转换部分，将温度信号转换成数字信号，输出到MCU，MCU将该温度信号通过射频单元电路发送到无线温度显示仪。当某监测点温度超标时，无线温度传感器不受采集周期限制，立即实时上发数据给显示仪，以确保值守人员在第一时间内发现故障点并及时处理。2.2 无线温度显示仪无线温度显示仪可根据现场环境，安装在开关室或控制室内。主要工作原理为：交直流电源经过防雷保护电路，经过AC/DC电源电路转换后给设备提供电源；MCU经过射频部分电路实时接收传感器数据或者对各传感器系统参数进行设置，接收的温度数据保存在存储芯片中，通过液晶屏进行显示，并通过RS485，以太网或光纤等通信接口传输至服务器的系统软件。当某监测点温度超标时，显示仪提供了蜂鸣器和LED灯闪烁两种方式主动提醒，并将该报警数据实时上传到系统软件。为方便单机操作，无线温度显示仪对外提供了直观清晰的人机显示界面，用户可通过接收仪按键对系统参数进行设置。2.3 服务器端监测系统服务器端监测系统为局控中心的服务器，该机上安装有无线测温监测系统软件（简称为后台系统软件），通过它可以实现最直观的人机交互操作。后台系统软件定时采集无线温度显示仪的实时数据，并保存到数据库中，对外提供了强大的统计和分析功能，主要功能如下： 清晰直观的统计分析功能对外提供了柱状图，饼状图，金字塔图以及曲线图等各种直观的图形显示方式，操作人员根据区域或时间段等筛选条件，针对任意选择的单个或所有监测点温度数据进行趋势分析。 一目了然的实时监测功能系统的电子地图以实际电气连接图的形式呈现，可在实际安装的各监测部位上添加传感器信息，电子地图里面的数据和数据库内的实时数据同步更新，用户可直接通过该图了解到当前各监测点的温度情况，当有温度超标时，相应位置的监测点图标的颜色会有很明显的变化。 功能强大的数据导出及打印功能 用户可根据自己的需求对历史数据或实时数据进行数据筛选，得出的数据或图形可以文件的形式保存或直接打印。 多级别、多用途的报警门限设置功能系统可根据实际安装区域的不同，针对各传感器分别进行门限设置。 为了保证工作人员能在第一时间内发现问题，系统提供了预报警门限和实际报警门限两级设置，使得监测点温度在超过预报警门限时，就已经出现主动提示。此外系统还提供了温升，温降等多种报警方式，多用途的报警门限设置，确保故障现象在萌芽状态下即被发现。 声光报警提示功能当某监测点出现温度超标时，系统会主动弹出闪烁报警提示框（包含该点的详细安装位置，温度值等）以及语音提示。第一时间内将故障点通知给工作人员。 报警日志记录功能工作人员在发现并处理温度超标点后，可在该报警记录项目里输入该故障现象的描述以及处理过程，便于后期分析。 WEB发布功能在服务器上进行WEB发布后，可在电力部门局域网内的任意一台计算机上，无需安装任何软件，通过IE浏览器键入指定的地址，根据分配好的权限，输入用户名和相应密码登录进入WEB查询系统，即可实现数据查看和参数设置。2.4 子工作站系统 该系统为本站的一台计算机，可与局控中心的服务器端连接，该系统可直接通过WEB方式来进行数据查看和分析。3、系统设计依据及实施标准3.1 系统设计原则根据实际应用为出发点，并考虑到系统投资的长期效益，对系统进行优化设计，设计原则如下：(1) 实用性：设计时重点考虑系统的实用性，注重系统的综合能力和总体性能。(2) 可靠性：系统采用先进成熟的传感技术、数字编码方式的无线传输技术和独特先进的无线通讯技术进行高压隔离和信号传输，解决了无线信号的相互干扰和数据传输的纠错问题，读数准确，可靠性高。(3) 开放性：考虑到系统投资的长期效益，在线监测系统中各产品符合工业标准以及有关国家标准和行业规约等，满足系统的可扩容性和可移植性。(4) 先进性：系统采用无线、485总线、以太网相结合的通讯方式，使系统的扩展和与其它网络互连变得非常方便，柜内测温，柜外接收，可任意增、减测点达到改造和扩建的目的。3.2 国家有关的设计规范、标准GB 2423.1 电工电子产品基本环境试验规程 试验A（低温试验方法）GB 2423.2 电工电子产品基本环境试验规程 试验B（高温试验方法）GB 4208 外壳防护等级的分类GB/T 5226.1 工业机械电气设备 第一部分：通用技术条件GB 5080.1 设备可靠性试验总要求GB/T 11022-1999 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求GB/T 17626-1998 电磁兼容、试验和测量技术GB/T 17626.2 静电放电抗扰度试验GB/T 17626.3 射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T 17626.4 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T 17626.5 浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T 17626.6 射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T 17626.8 工频磁场的抗扰度试验Q/CSG 1 0011-2005 220kV500 kV 变电站电气技术导则3.3 国际有关的设计规范、标准ITU-T：国际电话电报咨询委员会ISO：国际标准化组织IEEE：美国电子与电气工程师协会GB：中华人民共和国国家标准GBJ42-81：工业企业通信设计规范IETE：Internet工程任务小组4、系统特点4.1 分层、分散式结构分层：该系统分为三层：数据采集层（由无线温度传感器和无线温度显示仪组成）、通讯层和计算机管理层。数据采集层设备负责数据采集。通讯层通过485或以太网方式将数据传输到计算机管理层，计算机管理层实现站级协调、优化控制和当地监测功能。同时实现与远方调度中心的通信。分布：通讯层以站内无线测温显示仪为对象，面向综合分析变电站对信息的采集要求，分布式配置各独立变电站。各站完全独立，通过先进的以太网通讯技术计算机管理后台相联。分散：数据采集层以重要电气设备或连接点为对象，可选择就地安装在所需监测对象上，做到地理位置上的分散。这样分层、分布、分散式的系统具有明显的优点： 提高了系统可靠性，任一部分设备有故障时，只影响局部； 站内甚至没有二次电缆（或仅一根485线或网线），节省了投资，也简化了施工与维护； 提高了系统可扩展性和灵活性，既适用于新建风电场，也适用于老站改造； 数据采集层设备之间无任何连线，提高了一次设备的安全性和可靠性。4.2 高可靠性系统采用先进成熟的传感技术、数字编码方式的无线传输技术和独特先进的无线通讯技术进行高压隔离和信号传输，解决了无线信号的相互干扰问题和数据传输的纠错问题。读数准确，可靠性高。传感器内部经过特殊工艺处理，本身安装在高压电气设备上处于等电位状态，不但具有良好的绝缘性还具有极强的抗电磁干扰能力，保证了设备运行的可靠性和安全性，不会对一次设备产生任何干扰和影响。4.3 免维护性能系统部件在运行时均能进行在线自检，温度传感器在每次测量时会进行自校准。整个测温网络，因采用总线型网络拓朴结构而变得非常有效和可靠。在系统正常运行时无需人工维护，实现无人值班。4.4 稳定可靠的测温模块智能测温模块采用无线通讯技术传输温度信号，温度信号从测温模块到通讯模块不需要任何接线，无任何绝缘安全问题，温度传感器仅火柴盒大小能够安装到带电物体的表面，直接测量带电物体的温度。测温准确、可靠，精度高，不受其他因素的影响。4.5 简便可靠的报警方式温度数据发送时间间隔（10分钟-4小时）和温度报警阀值可由上位机软件程设定，上位机直接发下行命令给温度显示仪，温度显示仪以无线方式直接设定和更改温度传感器测量时间间隔和报警值，实现双向智能化，极大方便了工作人员处理不同情况时的监控要求。当发生报警时，监测计算机能自动记录并显示出报警时间、报警测点名称和报警状态，所有的报警信息都被记录在数据库中，以备查阅。4.6 传感器超低功耗设计 无线温度传感器由于安装位置特殊，装上后很难有机会卸下，那么电源效率是设计考虑的关键因素。无线温度传感器采用超低功耗设计，定时发送与超温报警主动发送相结合，保证了温度超标不漏测。传感器使用工业专用电池供电，供电时间为5-6年，甚至长达8年，可更换。4.7 安装简化KYWXBJ无线测温系统独特的设计模式,为系统安装省去了冗长繁琐的连