唐曉棠

東方電氣風(fēng)電有限公司 四川德陽 618000

1 監(jiān)控系統(tǒng)需求分析

隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，風(fēng)電機組的裝機容量逐年提升。為了保證風(fēng)電機組的發(fā)電質(zhì)量和提高風(fēng)能利用效率，變槳距風(fēng)機逐步取代定槳距風(fēng)機，成為風(fēng)電機組的主流機型。當(dāng)風(fēng)速超過風(fēng)力發(fā)電機額定風(fēng)速時，變槳距系統(tǒng)將根據(jù)風(fēng)速的變化對葉片的槳距角β進行調(diào)節(jié)，調(diào)整葉片對氣流的攻角α，以保持風(fēng)電機組輸出功率接近最大值和保證風(fēng)電機組的安全。然而，變槳距系統(tǒng)的頻繁調(diào)整容易造成零部件損壞，而且變槳距系統(tǒng)安裝在距離地面幾十米甚至100多米高的輪轂內(nèi)，對變槳距系統(tǒng)的維修非常困難。對變槳距系統(tǒng)進行早期故障檢測，可以有效提高風(fēng)電機組的運行可靠性、減少因故障造成的損失。而在大型發(fā)電廠中，通常對多臺風(fēng)力機進行監(jiān)測，風(fēng)力發(fā)電的質(zhì)量通常受到許多外部因素的影響，如風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓和溫度，這些因素受地理位置和氣候等不可控制因素的影響。為了保證風(fēng)電場的安全穩(wěn)定運行，有必要改進監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù)。同時，有必要建立一套先進完善的監(jiān)測系統(tǒng)，對風(fēng)力發(fā)電過程中的運行信息進行采集、處理和有效管理[2]。

每個風(fēng)力發(fā)電機組監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有三個基本功能：測量、控制和監(jiān)控。測量功能主要是指測量設(shè)備對監(jiān)控系統(tǒng)中運行數(shù)據(jù)和基本參數(shù)的測量功能。

控制功能主要分為風(fēng)機就地控制、中央集中控制和遠程控制三種。就地控制是對風(fēng)機末端的風(fēng)機進行控制，中央集中控制是對升壓站集控室的風(fēng)機進行控制，遠程控制是對風(fēng)機遠端的風(fēng)機進行控制的手段。

監(jiān)測功能是指對單個風(fēng)機及整個風(fēng)電場和通信通道的狀態(tài)監(jiān)測。此功能基于故障診斷模塊。通過對各臺風(fēng)機運行狀態(tài)和整個風(fēng)場的監(jiān)測，完成了設(shè)備故障診斷和故障預(yù)警功能。報警功能包括開關(guān)量報警、通信中斷、設(shè)備事故、權(quán)限限制、系統(tǒng)自身設(shè)置的異常報警等，對風(fēng)電場的安全穩(wěn)定運行起著重要作用。

建立葉片實時監(jiān)控故障預(yù)警系統(tǒng)，需對風(fēng)機葉片實現(xiàn)這三種功能。

2 風(fēng)力發(fā)電葉片實時監(jiān)控故障預(yù)警系統(tǒng)

2.1 葉片工作分析

葉片是保證風(fēng)機正常對風(fēng)偏航，保證正常發(fā)電的基礎(chǔ)。風(fēng)機葉片由昂貴的復(fù)合材料制成，由于風(fēng)機現(xiàn)場存在雷擊、陽光、酸雨、狂風(fēng)、自震、風(fēng)沙、鹽霧等影響，葉片老化工況復(fù)雜，葉片會出現(xiàn)沙眼、表面磨損、葉輪不平衡、橫向裂紋、嚴重時出現(xiàn)斷裂[3]。葉片實時監(jiān)控故障預(yù)警系統(tǒng)需對葉片出現(xiàn)的各種健康問題進行測量并提前預(yù)知報警。

2.2 實時監(jiān)測葉輪裝置

要對每只葉片進行實時監(jiān)測，可在葉片中安裝1-2支傳感器，24小時不間斷地采集葉片的運行數(shù)據(jù)。使用信號屏蔽線將實時信號進行傳輸，從而能夠有效的和塔基控制柜中的監(jiān)控器進行連接，從而最終監(jiān)控器將接收到的數(shù)據(jù)上傳至后臺服務(wù)器。通過后臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理及分析，可掌握葉輪的實時運行狀況，在運行狀況不佳時提前報警或停機。

2.3 數(shù)據(jù)采集處理設(shè)計

傳感器采集到的各種數(shù)據(jù)接入機艙內(nèi)的采集設(shè)備，采集的系統(tǒng)數(shù)據(jù)原則上不應(yīng)超過1-5秒。采集設(shè)備對數(shù)據(jù)進行就地處理及分析，將有用的數(shù)據(jù)進行初步篩選，并進行上傳。風(fēng)電場升壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)上的服務(wù)器接收到有用的實時運行數(shù)據(jù)，將海量的運行數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)對比、智能學(xué)習(xí)的方式，提取到葉片的運行故障報警[4]。數(shù)據(jù)處理及報警功能，數(shù)據(jù)處理功能能夠有效的進行各個數(shù)據(jù)的檢查，包括對其中的性能以及數(shù)據(jù)庫的生成和報警處理等工作，從而能夠進行有效激勵，同時也能夠更好的通過聲光報警以及頁面進行有效提升。生成的歷史數(shù)據(jù)記錄以及報表和各個曲線圖標，從而能夠更好的進行各個數(shù)據(jù)功能的統(tǒng)計，確保整體運行。

2.4 遠程監(jiān)視功能設(shè)計

遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，中文界面，接口風(fēng)格，標準化（不同廠家和設(shè)備以一種方式顯示）。監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)公司風(fēng)場和風(fēng)葉的四級顯示模式，顯示分站分布情況、全公司安裝情況、風(fēng)機臺數(shù)、風(fēng)機葉片當(dāng)前運行狀態(tài)、生產(chǎn)基本信息。通過單擊每個風(fēng)場的名稱，可以看到風(fēng)場的風(fēng)扇運行狀態(tài)。系統(tǒng)主界面能夠清楚的顯示各個信息圖片的消息，其涉及的內(nèi)容非常多，能夠更好的確保各個運行狀況，能夠?qū)崟r顯示出各個數(shù)據(jù)的測量狀況，主要是針對發(fā)電量以及設(shè)備溫度等相關(guān)參數(shù)。另外，界面還需要清晰的顯示出現(xiàn)各個報警信息以及計算機網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)和狀態(tài)信息等方面。另外對于監(jiān)控控制能夠更好的幫助工作人員掌握各個運行狀況，通過使用鼠標和鍵盤進行有關(guān)操作，更好的確保整體監(jiān)控效果。

總之，因為受到環(huán)境因素的影響，葉片承受的荷載也是不確定的，對于長期運行的風(fēng)電葉片很容易受到各個程度的影響，出現(xiàn)裂紋或者變現(xiàn)的情況，從而使得葉片出現(xiàn)斷裂情況，影響到風(fēng)電基礎(chǔ)的安全運行，直接影響到整體安全，對此需要重點采取措施進行安全故障控制，更好的確保整體建設(shè)質(zhì)量。