一种风电防雷监测系统的制作方法

1.本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风电防雷监测系统。


背景技术：

2.随着风力发电领域的不断地发展，风电场装机容量逐年上升，风电场的分布也越来越广泛，风力发电所占的比例越来越大，已逐渐成为了一种常规能源，风力发电机多处于高原、高山、海边等雷击多发区，因其自身特点，遭受雷击的概率较大。随着发电功率的增加、风电装机总量的快速增长，雷击对风力发电机造成的损失不容忽视。根据防雷器失效指示灯来判定是否失效，并对损坏的防雷器进行更换，以免下次雷击导致设备受损。这样的工作量庞大，监测效率低，不利于防雷器的统一监测和管理。


技术实现要素：

3.鉴于此，本发明提出了一种风电防雷监测系统，包括雷电监测模块，所述雷电监测模块包括叶片监测模块、机舱监测模块与塔基监测模块，所述雷电监测模块连接于传感器与防雷器，所述雷电监测模块的另外一端连接于数据采集模块，所述数据采集模块连接于服务平台。
4.进一步的，所述传感器与防雷器安装在风力发电机叶片、机舱及塔基中，用于实时采集风力发电机叶片、机舱及塔基相关部件遭受雷击时的雷电流特性参数，并传送至数据采集模块。
5.进一步的，所述雷电监测模块，用于对所述传感器采集的数据进行分析计算，记录雷击发生时间、雷电流幅值、极性、波形以及雷击次数并存储于内部存储器中。
6.进一步的，所述服务平台结合所述雷电监测模块传送的数据，实现数据展示、统计和报表生成。
7.进一步的，所述服务平台为基于gis、可视化图表技术以及客户端技术建设的雷电预警预报平台；
8.进一步的，所述服务平台包括数据统计模块、数据处理模块和报警模块。
9.进一步的，所述雷电监测模块中的通信电路有多种，无线方式可以选择rf无线模块或者带有无线路由的zigbee无线模块；有线方式可以选择电力载波或者rs485总线方式；通信协议采用modbus工业总线协议；接地电阻监测仪包括接地电阻监测仪的主控制器、接地电阻采集电路、继电器开关切换电路、指示灯电路、电源电路及通信模块。
10.进一步的，所述数据统计模块，用于根据所述目标设备标识统计并记录所述防雷器的所述防雷工作信息；所述数据处理模块，用于根据所述防雷工作信息判断所述防雷器的状态，并预测所述防雷器的使用寿命；所述报警模块用于报警。
11.进一步的，所述雷电流检测模块中还包括雷电流采样单元、采样电流整流单元、采样电流存储单元、采样电流分析单元和输出单元，所述雷电流采样单元用以对引入线路中的雷电流进行采样，且采样电流与雷电流成固定比例；所述采样电流整理单元的输入端与
所述雷电流采样单元的输出端连接，用以对采样电流进行整理处理；所述采样电流存储单元的输入端与所述采样电流整理装置的输出端连接，对整流后的采样电流的电荷进行存储，且所存储的总电荷量与雷电流的总电荷量成正比；所述采样电流分析单元的输入端与所述采样电流存储单元的输出端连接，检测所述存储的总电荷量的电压值、计算出雷电流的总电荷量并归一化为雷电流标准波形函数的总电荷量，最后计算出所对应的雷电流标准波形函数的雷电流的峰值。
12.采用上述技术方案，具有如下有益效果：
13.本发明可实现对风电的在线监测，对叶片、机舱与塔基等相关数据实时采集、存储，掌握当地雷电灾害及防雷设备状况，确保系统安全运行。
附图说明
14.图1为一种风电防雷监测系统的模块结构示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明做进一步说明。
16.实施例1：如图1所示的一种风电防雷监测系统，包括雷电监测模块，所述雷电监测模块包括叶片监测模块、机舱监测模块与塔基监测模块，所述雷电监测模块连接于传感器与防雷器，所述雷电监测模块的另外一端连接于数据采集模块，所述数据采集模块连接于服务平台。
17.所述传感器与防雷器安装在风力发电机叶片、机舱及塔基中，用于实时采集风力发电机叶片、机舱及塔基相关部件遭受雷击时的雷电流特性参数，并传送至数据采集模块。
18.所述雷电监测模块，用于对所述传感器采集的数据进行分析计算，记录雷击发生时间、雷电流幅值、极性、波形以及雷击次数并存储于内部存储器中。
19.所述服务平台结合所述雷电监测模块传送的数据，实现数据展示、统计和报表生成。
20.所述服务平台为基于gis、可视化图表技术以及客户端技术建设的雷电预警预报平台；
21.所述服务平台包括数据统计模块、数据处理模块和报警模块。
22.所述雷电监测模块中的通信电路有多种，无线方式可以选择rf无线模块或者带有无线路由的zigbee无线模块；有线方式可以选择电力载波或者rs485总线方式；通信协议采用modbus工业总线协议；接地电阻监测仪包括接地电阻监测仪的主控制器、接地电阻采集电路、继电器开关切换电路、指示灯电路、电源电路及通信模块。
23.所述数据统计模块，用于根据所述目标设备标识统计并记录所述防雷器的所述防雷工作信息；所述数据处理模块，用于根据所述防雷工作信息判断所述防雷器的状态，并预测所述防雷器的使用寿命；所述报警模块用于报警，所述雷电流检测模块中还包括雷电流采样单元、采样电流整流单元、采样电流存储单元、采样电流分析单元和输出单元，所述雷电流采样单元用以对引入线路中的雷电流进行采样，且采样电流与雷电流成固定比例；所述采样电流整理单元的输入端与所述雷电流采样单元的输出端连接，用以对采样电流进行整理处理；所述采样电流存储单元的输入端与所述采样电流整理装置的输出端连接，对整
流后的采样电流的电荷进行存储，且所存储的总电荷量与雷电流的总电荷量成正比；所述采样电流分析单元的输入端与所述采样电流存储单元的输出端连接，检测所述存储的总电荷量的电压值、计算出雷电流的总电荷量并归一化为雷电流标准波形函数的总电荷量，最后计算出所对应的雷电流标准波形函数的雷电流的峰值。
24.采用上述技术方案，具有如下有益效果：
25.本发明可实现对风电的在线监测，对叶片、机舱与塔基等相关数据实时采集、存储，掌握当地雷电灾害及防雷设备状况，确保系统安全运行。
26.以上描述了本发明的基本原理和主要特征，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。


技术特征：
1.一种风电防雷监测系统，其特征在于，包括雷电监测模块，所述雷电监测模块包括叶片监测模块、机舱监测模块与塔基监测模块，所述雷电监测模块连接于传感器与防雷器，所述雷电监测模块的另外一端连接于数据采集模块，所述数据采集模块连接于服务平台。2.根据权利要求1所述的一种风电防雷监测系统，其特征在于，所述传感器与防雷器安装在风力发电机叶片、机舱及塔基中，用于实时采集风力发电机叶片、机舱及塔基相关部件遭受雷击时的雷电流特性参数，并传送至数据采集模块。3.根据权利要求1所述的一种风电防雷监测系统，其特征在于，所述雷电监测模块，用于对所述传感器采集的数据进行分析计算，记录雷击发生时间、雷电流幅值、极性、波形以及雷击次数并存储于内部存储器中。4.根据权利要求1所述的一种风电防雷监测系统，其特征在于，所述服务平台结合所述雷电监测模块传送的数据，实现数据展示、统计和报表生成。5.根据权利要求1所述的一种风电防雷监测系统，其特征在于，所述服务平台为基于gis、可视化图表技术以及客户端技术建设的雷电预警预报平台。6.根据权利要求1所述的一种风电防雷监测系统，其特征在于，所述服务平台包括数据统计模块、数据处理模块和报警模块。7.根据权利要求1所述的一种风电防雷监测系统，其特征在于，所述雷电监测模块中的通信电路有多种，无线方式可以选择rf无线模块或者带有无线路由的zigbee无线模块；有线方式可以选择电力载波或者rs485总线方式；通信协议采用modbus工业总线协议；接地电阻监测仪包括接地电阻监测仪的主控制器、接地电阻采集电路、继电器开关切换电路、指示灯电路、电源电路及通信模块。8.根据权利要求1所述的一种风电防雷监测系统，其特征在于，所述数据统计模块，用于根据所述目标设备标识统计并记录所述防雷器的所述防雷工作信息；所述数据处理模块，用于根据所述防雷工作信息判断所述防雷器的状态，并预测所述防雷器的使用寿命；所述报警模块用于报警。9.根据权利要求1所述的一种风电防雷监测系统，其特征在于，所述雷电流检测模块中还包括雷电流采样单元、采样电流整流单元、采样电流存储单元、采样电流分析单元和输出单元，所述雷电流采样单元用以对引入线路中的雷电流进行采样，且采样电流与雷电流成固定比例；所述采样电流整理单元的输入端与所述雷电流采样单元的输出端连接，用以对采样电流进行整理处理；所述采样电流存储单元的输入端与所述采样电流整理装置的输出端连接，对整流后的采样电流的电荷进行存储，且所存储的总电荷量与雷电流的总电荷量成正比；所述采样电流分析单元的输入端与所述采样电流存储单元的输出端连接，检测所述存储的总电荷量的电压值、计算出雷电流的总电荷量并归一化为雷电流标准波形函数的总电荷量，最后计算出所对应的雷电流标准波形函数的雷电流的峰值。

技术总结
本发明提出一种风电防雷监测系统，包括雷电监测模块，所述雷电监测模块包括叶片监测模块、机舱监测模块与塔基监测模块，所述雷电监测模块连接于传感器与防雷器，所述雷电监测模块的另外一端连接于数据采集模块，所述数据采集模块连接于服务平台，所述传感器与防雷器安装在风力发电机叶片、机舱及塔基中，用于实时采集风力发电机叶片、机舱及塔基相关部件遭受雷击时的雷电流特性参数，并传送至数据采集模块，所述雷电监测模块，本发明可实现对风电的在线监测，对叶片、机舱与塔基等相关数据实时采集、存储，掌握当地雷电灾害及防雷设备状况，确保系统安全运行。确保系统安全运行。确保系统安全运行。


技术研发人员：许爱民 韩冰 朱良栋 王信
受保护的技术使用者：国家电投集团湖北绿动新能源有限公司风电分公司
技术研发日：2022.12.16
技术公布日：2023/5/16