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CN106194599A - 监测风电场内风力发电机组安全的系统及方法 - Google Patents

监测风电场内风力发电机组安全的系统及方法 Download PDF

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CN106194599A
CN106194599A CN201610577340.XA CN201610577340A CN106194599A CN 106194599 A CN106194599 A CN 106194599A CN 201610577340 A CN201610577340 A CN 201610577340A CN 106194599 A CN106194599 A CN 106194599A
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CN
China
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wind power
under test
wind
component under
image
Prior art date
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Pending
Application number
CN201610577340.XA
Other languages
English (en)
Inventor
聂峰
杨炯明
范德功
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Original Assignee
Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd filed Critical Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority to CN201610577340.XA priority Critical patent/CN106194599A/zh
Publication of CN106194599A publication Critical patent/CN106194599A/zh
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明提供一种监测风电场内风力发电机组安全的系统及方法,系统包括:采集单元、传输单元和控制单元;采集单元装设于风电场的风力发电机组上,用于获取被测组件的图像或视频;一个被测组件对应一个采集单元,每个采集单元具有唯一标识码以表征采集单元与被测组件的对应关系;传输单元,用于接收采集单元获取的图像或视频,并将图像或视频传输给控制单元;控制单元,用于对图像或视频进行特征量提取,将提取的特征量与对应的参考特征量进行比较,根据比较结果判断被测组件是否发生故障,当判断被测组件发生故障时进行报警;控制单元预先存储每个被测组件的参考特征量与采集单元的唯一标识码的对应关系。该方法无需人工值守,效率比较高。

Description

监测风电场内风力发电机组安全的系统及方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域,尤其涉及一种监测风电场内风力发电机组安全的系统及方法。
背景技术
随着全球能源的不断枯竭,绿色能源发电越来越受重视,其中,风力发电就是其中主要的一种发电形式。
众所周知,风电机组的部件(包括机械部件和电气部件)在现场运行过程中,随着时间、环境和运行工况的变化容易出现一些裂纹、瑕疵和油脂泄露等现象,例如机械部件的疲劳裂纹等。如果不及时发现这些影响运行安全的现象将造成很大的安全风险。
现有技术中对于风力发电机组检测的方式主要包括:超声波探测和激光探伤等。
但是,这两种方式成本较高,而且受应用环境的影响具有局限性,很难普及应用。一般还是由人工参与检测,这样既浪费人力资源,又不能满足在线实时检测和自动识别报警。
发明内容
为了解决现有技术中存在的以上技术问题,本发明提供一种监测风电场内风力发电机组安全的系统及方法,能够自动监测风电场内风电机组的部件是否出现裂纹、瑕疵和油脂泄露等问题,及时排除安全隐患,保障风电场内各风电机组的正常运行。
本发明实施例提供一种监测风电场内风力发电机组安全的系统,包括:采集单元、传输单元和控制单元;
所述采集单元装设于风电场的风力发电机组上,用于获取被测组件的图像或视频;一个所述被测组件对应一个所述采集单元,每个所述采集单元具有唯一标识码以表征所述采集单元与被测组件的对应关系;
所述传输单元,用于接收所述采集单元获取的所述图像或视频,并将所述图像或视频传输给所述控制单元;
所述控制单元,用于对所述图像或视频进行特征量提取,将提取的特征量与对应的参考特征量进行比较,根据比较结果判断所述被测组件是否发生故障,当判断所述被测组件发生故障时进行报警;所述控制单元预先存储每个所述被测组件的参考特征量与所述采集单元的唯一标识码的对应关系。
优选地,所述采集单元包括无线相机和无线发射器;
每个所述风力发电机组上设置至少一个所述无线相机,每个所述无线相机具有所述唯一标识码;
每个所述风力发电机组上设置一个无线发射器;
所述无线相机和所述无线发射器均设置于所述风力发电机组的旋转组件上;
所述无线相机,用于将采集的被测组件的图像或视频以无线形式发送给所述无线发射器;
所述无线发射器,用于以无线形式发射该风力发电机组上所有所述无线相机获取的图像或视频。
优选地,所述无线相机和所述无线发射器设置于所述风力发电机组的叶轮内部。
优选地,所述传输单元包括:无线接收器和以太网交换机;
每个所述风力发电机组上设置一个所述无线接收器和一个所述以太网交换机;
所述无线接收器和以太网交换机设置于所述风力发电机组的非旋转组件上;
所述无线接收器,用于以无线形式接收该风力发电机组上的无线发射器发射的图像或视频,并将该图像或视频发送给该风力发电机组的以太网交换机;
所述以太网交换机,用于将接收的图像或视频通过以太网发送给所述控制单元。
优选地,所述无线接收器设置于所述风力发电机组的机舱内部;
所述以太网交换机设置于塔筒内部;
所述无线接收器和所述以太网交换机通过有线以太网进行通信。
优选地,所述控制单元,用于当判断所述被测组件发生故障时进行报警,具体为:
所述控制单元根据所述被测组件对应的无线相机的唯一标识码确定所述无线相机位于的风力发电机组编号以及所述被测组件的名称和安装位置。
优选地,所述控制单元为位于风电场环网的远程监控中心的服务器;
所述服务器,用于接收所述风电场环网内的所有风力发电机组上的被测组件对应的图像或视频,当判断被测组件发生故障时,向该被测组件对应的故障风力发电机组发送保护指令,以控制所述故障风力发电机组上的保护机构执行对应的保护动作。
优选地,所述控制单元为位于单台风力发电机机组上的控制器;
所述控制器,用于接收本风力发电机组上的所有被测组件对应的图像或视频,当判断所述被测组件发生故障时通知该风力发电机组的保护机构执行对应的保护动作。
优选地,所述故障包括以下中的至少一种:裂纹、瑕疵、变形和油脂泄露。
本发明实施例还提供一种监测风电场内风力发电机组安全的方法,利用所述的系统对风力发电机组上的组件进行监测,包括:
利用采集单元获取被测组件的图像或视频;
利用传输单元将所述图像或视频传输给控制单元;
所述控制单元对所述图像或视频进行特征量提取,将提取的特征量与对应的参考特征量进行比较,根据比较结果判断所述被测组件是否发生故障,当判断所述被测组件发生故障时进行报警。
优选地,还包括:
当判断所述被测组件发生故障时,向该被测组件对应的风力发电机组发送保护指令,以控制风力发电机组上的保护机构执行对应的保护动作。
与现有技术相比,本发明至少具有以下优点:
利用采集单元采集风电场中风电机组上组件的图像或视频,将该图像或视频发送给控制单元,控制单元提取图像或视频中的特征量,与预先获得的参考特征量进行比较,根据比较结果判断组件是否发生故障,当判断发生故障时进行报警,让维修人员及时对故障组件进行检修或更换。该系统可以自动监测机组上组件的安全状态,从而及时发现问题,解决问题,避免发生严重事故,提高了风电场的发电效率。该方法无需人工值守,效率比较高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的监测风电场内风力发电机组安全的系统实施例一示意图;
图2a为本发明提供的监测风电场内风力发电机组安全的系统实施例二的一种示意图;
图2b为本发明提供的监测风电场安全的系统实施例二的另一种示意图;
图3为本发明提供的监测风电场内风力发电机组安全的系统实施例三示意图;
图4为本发明提供的监测风电场内风力发电机组安全的系统实施例四示意图;
图5为本发明提供的监测风电场内风力发电机组安全的方法实施例一流程图。
附图标号说明:
100-采集单元;200-传输单元;300-控制单元;301-服务器;302-控制器;101-第一无线相机;102-第二无线相机;103-无线发射器;201-无线接收器;202-以太网交换机。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例的技术方案不局限于裂纹、瑕疵和油脂泄露污染面的监测和报警,可用于监测外观结构发生变化的各种应用。为描述方便,以下将风力发电机组简称为机组。
系统实施例一:
参见图1,该图为本发明提供的监测风电场内风力发电机组安全的系统实施例一示意图。
需要说明的是,被测组件的故障包括但不限于裂纹、瑕疵、大变形和油脂泄露等。只要被测组件现在的表面与初始状态时对应的表面发生了变化,即可采用本发明提供的方法进行监测和预警。
其中,裂纹和瑕疵现象主要是针对机械部件和电气部件在机组长时间的运行过程中出现的疲劳裂纹损伤或因为环境变化带来的影响。例如盐雾腐蚀导致组件发生锈蚀。温湿度变化导致电气组件表面发生了较大变化等。
油脂泄露:一般是轴承油脂泄露,液压站液压油泄露或是齿轮箱油泄露,采集的数据一般为在易漏油的接口处的图像或视频。
对于图像采集以及特征量提取,优选组件发生故障的早期。例如裂纹故障,一般情况下裂纹是疲劳损伤引起的,在早期和中期的扩展速率相对缓慢,一旦扩展到晚期,在遇到大载荷情况更容易发生瞬间断裂。因此越早捕捉到裂纹故障,越有利于维护工作的开展,早期的故障可尽早修复,不仅争取到维护时间,同时避免次生事故的发生。
另外,对于故障的类型采取的图像处理方式均是相同的。例如裂纹、瑕疵和油脂泄露污染面等,均采用直方图修正算法获取灰度阈值,即灰度阈值需经过迭代剪枝图像分割算法多次迭代计算来确定。
本实施例提供的监测风电场内风力发电机组安全的系统,包括:采集单元100、传输单元200和控制单元300;
采集单元100装设于风电场的风力发电机组上,用于获取被测组件的图像或视频;一个被测组件对应一个采集单元100;每个采集单元100具有唯一标识码以表征采集单元100与被测组件的对应关系;
需要说明的是,采集单元100采集图像或视频的频率可以根据需要来设定,由于机组上的被测组件出现瑕疵都是缓变量,因此对采样频率要求不高,可以根据被测组件的裂纹或瑕疵扩展情况设置采样频率。
采集单元100采集的是图像还是视频,也可以根据需要来设置,本实施例中不做具体限定。例如,可以间隔预设时间段采集一次图像,也可以采集预设时间段内的视频。
可以理解的是,机组上需要监测的组件可能为多个,例如:叶片、轮毂、变桨轴承和柜体内部的电气零部件等均需要监测。此时每个被测组件需要对应一个采集单元。
并且,每个采集单元需要具有唯一标识码,以便于控制单元收到多个图像时,区分图像的来源以及图像对应的被测组件。
唯一标识码可以代表采集单元的身份,例如可以使用采集单元的序列号作为唯一标识码。
如果,多个被测组件共同使用一个采集单元则后续处理图像时,不便于区分图像对应的被测组件。因此,每个被测组件使用一个采集单元便于后续对图像的识别。
传输单元200,用于接收采集单元100获取的图像或视频,并将图像或视频传输给控制单元300;
可以理解的是,采集单元100发送的图像或视频中携带自身的唯一标识码。
可以理解的是,一般为了节省成本和控制难度,可以多个机组共用一个控制单元300。如果不考虑成本和控制的复杂度,也可以一个机组单独使用一个控制单元300。
控制单元300,用于对图像或视频进行特征量提取,将提取的特征量(例如零部件的表面裂纹特征量、瑕疵特征量或油脂泄露污染面特征量等)与对应的参考特征量进行比较,根据比较结果判断被测组件是否发生故障,当判断被测组件发生故障时进行报警;控制单元300预先存储每个被测组件的参考特征量与采集单元的唯一标识码的对应关系。
可以理解的是,报警的形式可以为自动报警推送。当裂纹、瑕疵或油脂泄露现象辨识后,通过声音或图形界面在本地服务器显示报警信息,或是将报警信息接入风电场监控与数据采集系统(SCADA,Supervisory Control And Data Acquisition),由SCADA来推送报警信息至总部服务器并记录。
需要说明的是,每个被测组件的参考特征量是预先已经获得的,即在被测组件处于正常状态时采集的图像或视频(例如被测组件刚出厂还未使用时的状态),从正常状态时采集的图像中提取特征量,将该特征量作为参考特征量,将该参考特征量与该被测组件对应的采集单元的唯一标识码对应保存。即被测组件、采集单元的唯一标识码以及被测组件的参考特征量这三者均具有一一对应关系。控制单元从收到的图像中携带的唯一标识码可以获知该图像对应的被测组件的参考特征量。
可以理解的是,控制单元300保存的被测组件包括被测组件的名称、安装位置以及对应的机组编号。
控制单元300提取特征量可以使用有关的图像处理算法来实现,例如边缘化检测、二值化处理、直方图修正、图像滤波和分割等算法。可以理解的是,对于图像处理的算法均是目前的成熟技术,可以利用现有技术中对图像处理的方法来实现,本实施例中将不做具体介绍。
本实施例提供的系统,利用采集单元采集风电场中机组上组件的图像或视频,将该图像或视频发送给控制单元,控制单元提取图像或视频中的特征量,与预先获得的参考特征量进行比较,根据比较结果判断组件是否发生故障,当判断发生故障时进行报警,让维修人员及时对故障组件进行检修或更换。该系统可以自动监测机组上组件的安全状态,从而及时发现问题,解决问题,避免发生严重事故,提高了风电场的发电效率。
需要说明的是,采集单元可以通过无线相机来实现,也可以通过有线相机来实现。由于风力发电机组包括旋转部分和非旋转部分,一般采集单元位于旋转部分,为了图像传递的便捷性,优选利用无线相机来采集图像。可以理解的是,也可以利用有线相机来实现图像采集,但是此时的图像传输需要利用导电滑环传输,将加大信号传递的难度。
系统实施例二:
参见图2a和图2b,该图为本发明提供的监测风电场内风力发电机组安全的系统实施例二的示意图。
需要说明的是,控制单元可以位于机组上,也可以位于远程监控中心。当控制单元位于机组上时,仍然需要将报警信息发送给远程监控中心的服务器,以通知监控人员。
如图2a所示,控制单元为位于风电场环网的远程监控中心的服务器301。
服务器301,用于接收风电场环网内的所有机组上的被测组件对应的图像或视频,当判断被测组件发生故障时,向该被测组件对应的机组发送保护指令,以控制机组上的保护机构执行保护动作。
此时,由服务器301来分析处理图像,服务器301中预先存储每个被测组件的参考特征量与采集单元的唯一标识码的对应关系。
如图2b所示,控制单元为位于机组上的控制器302,用于接收本机组上的所有被测组件对应的图像或视频,当判断被测组件发生故障时控制该机组的保护机构执行保护动作;控制器302还用于将比较结果通过发送给远程监控中心的服务器301。
此时,控制器302中预先存储每个被测组件的参考特征量与采集单元的唯一标识码的对应关系。机组上的控制器302可以实现图像的处理和比较,并且当根据比较结果判断被测组件发生故障时进行报警。
对于由机组的控制器302来实现图像处理的情形,一般要求每台机组均配备相同的控制器。控制器302输出的报警信息直接发送给机组控制系统,由机组控制系统根据报警信息控制保护机构执行对应的保护动作。
机组控制系统本身具有安全链,用来保护机组和输出报警信息,由于每台机组和远程监控中心之间保持通信,因此远程监控中心可以直接查询到报警信息。
相对于由服务器实现图像处理的情形,由控制器302实现图像处理虽然多了个硬件实体,成本会增加,但也有其优势,例如图像信息可以就地处理,不必占用或较少占用风电场的网络资源,处理结果直接发送给机组控制系统,机组控制系统直接进行保护处理,不会因为通讯的问题而耽搁。例如,当机组与服务器之间通讯发生故障时,将不能及时对发生故障的被测组件进行保护。
由于服务器301的数据计算处理能力远高于机组上控制器的数据计算处理能力,也可以由远程监控中心的服务器301来实现图像的处理。因此,以下实施例以服务器301作为控制单元来具体说明其工作原理。
可以理解的是,现有技术的机组上本身就包括控制器,远程监控中心也设有服务器,但是现有技术中的控制器和服务器不具备本发明实施例中以上的功能,无法监测被测组件的状态。
远程监控中心中的服务器可以同时处理整个风电场环网内的所有机组对应的被测组件的图像或视频,风电场环网一般是通过以太网或光纤进行通讯。
需要说明的是,图1、图2a和图2b均示意了三个采集单元,但是本发明以上实施例不限制采集单元的个数,可以根据实际需要监测的被测组件的个数来设置。
系统实施例三:
参见图3,该图为本发明提供的监测风电场内风力发电机组安全的系统实施例三示意图。
本实施例中以控制单元位于远程监控中心,采集单元为无线相机和无线发射器为例进行介绍。
采集单元包括无线相机和无线发射器;
每个机组上设置至少一个无线相机,每个无线相机具有唯一标识码;
每个机组上设置一个无线发射器;
无线相机和无线发射器均设置于风电场内风力发电机组的旋转组件上;
无线相机,用于将采集的被测组件的图像或视频以无线形式发送给无线发射器;
无线发射器,用于以无线形式发射该机组上所有无线相机获取的图像或视频。
优选地,无线相机和无线发射器设置于机组的叶轮内部。这样,无线相机可以用于采集旋转组件的图像。
需要说明的是,无线相机和无线发射器可以集成在一起,例如,有的无线相机上集成有无线发射器。当然,无线相机和无线发射器也可以分别独立设置。
可以理解的是,一个机组上一般需要监测多个被测组件的状态,因此需要设置多个无线相机,每个被测组件对应设置一个无线相机。
例如图3中以两个无线相机举例说明,分别为第一无线相机101和第二无线相机102。第一无线相机101具有唯一标识码A,第二无线相机102具有唯一标识码B。无线发射器103将第一无线相机101和第二无线相机102采集的图像均发射给无线接收器201,无线接收器201将接收的图像发送给以太网交换机202。
相对于无线发射器103,传输单元包括:无线接收器201和以太网交换机202;
每个机组上设置一个无线接收器201和一个以太网交换机202;
无线接收器201和以太网交换机202设置于风力发电机组的非旋转组件上;
无线接收器201,用于以无线形式接收该机组上的无线发射器103发射的图像或视频,并将该图像或视频发送给该机组的以太网交换机202;
需要说明的是,由于机组较高,高达近百米,而以太网交换机202一般安装在塔筒内部,一般设置在塔筒的第一层。无线接收器201安装在机舱内,两者距离太远,利用无线以太网无法传递信号。因此,无线接收器201与以太网交换机202之间是通过有线以太网进行通信,由于无线接收器201与无线发射器103之间的距离较近,因此可以通过无线以太网传输信号。
以太网交换机202,用于将接收的图像或视频通过以太网发送给控制单元。本实施例中控制单元为位于远程监控中心的服务器301。
一般情况下,以太网交换机202是通过光纤将图像或视频传输给远程监控中心的服务器301。
无线接收器201设置于机组的机舱内部。以太网交换机202设置于塔筒内部,无线接收器201和以太网交换机202通过有线以太网进行通信。
需要说明的是,控制单元,用于当判断被测组件发生故障时进行报警,具体为:
控制单元根据被测组件对应的无线相机的唯一标识码确定无线相机位于的机组编号以及被测组件的名称和安装位置。
可以理解的是,控制单元最终报警时,需要显示被测组件的名称、位置、对应的风电场编码,对应的机组编号等。
另外,本实施例中还包括存储器,用于存储被测组件的正常数据和异常数据,即包括:参考特征量和采集的图像,便于后续查验。可以理解的是,一般存储器也位于远程监控中心。
系统实施例四:
参见图4,该图为本发明提供的监测风电场内风力发电机组安全的系统实施例四示意图。
本实施例以多个机组对应一个服务器为例进行介绍。例如一个风电场环网内的所有机组共用一个服务器。
可以理解的是,风电场环网一般包括多个机组,例如,三个或者更多个机组。本实施例中仅以两个机组为例进行介绍。
从图4中可以看出,两个机组的结构完全相同,仅是共用同一个服务器。由于每个无线相机具有唯一标识码,因此,服务器可以根据唯一标识码判断图像的来源,即获知图像对应的被测组件。
本实施例提供的系统,可以同时检测多个机组上的组件的状态,当发现有的组件出现问题时,及时报警,从而避免出现严重问题,导致发电效率下降。
基于以上实施例提供的一种监测风电场安全的系统,本发明实施例还提供一种监测风电场安全的方法,下面结合附图进行详细的介绍。
参见图5,该图为本发明提供的监测风电场内风力发电机组安全的方法实施例一流程图。
本实施例提供的一种监测风力发电机组安全的方法,利用以上实施例的系统对机组上的组件进行监测,包括:
S501:利用采集单元获取被测组件的图像或视频;
S502:利用传输单元将图像或视频传输给控制单元;
S503:控制单元对图像或视频进行特征量提取,将提取的特征量与对应的参考特征量进行比较,根据比较结果判断被测组件是否发生故障,当判断被测组件发生故障时进行报警。
本发明技术方案可实现对双馈和直驱机组的机械大部件、结构件和电气等部件的裂纹、瑕疵和油脂泄露等异常缺陷状况的监控和预警。
需要说明的是,被测组件的故障包括但不限于裂纹、瑕疵、大变形和油脂泄露等。只要被测组件现在的表面与初始状态时对应的表面发生了变化,即可采用本发明提供的方法进行监测和预警。
其中,裂纹和瑕疵现象主要是针对机械部件和电气部件在机组长时间的运行过程中出现的疲劳裂纹损伤或因为环境变化带来的影响。例如盐雾腐蚀导致组件发生锈蚀。温湿度变化导致电气组件表面发生了较大变化等。
油脂泄露:一般是轴承油脂泄露,液压站液压油泄露或是齿轮箱油泄露,采集的数据一般为在易漏油的接口处的图像或视频。
对于图像采集以及特征量提取,优选组件发生故障的早期。例如裂纹故障,一般情况下裂纹是疲劳损伤引起的,在早期和中期的扩展速率相对缓慢,一旦扩展到晚期,在遇到大载荷情况更容易发生瞬间断裂。因此越早捕捉到裂纹故障,越有利于维护工作的开展,早期的故障可尽早修复,不仅争取到维护时间,同时避免次生事故的发生。
另外,对于故障的类型采取的图像处理方式均是相同的。例如裂纹、瑕疵和油脂泄露污染面等,均采用直方图修正算法获取灰度阈值,即灰度阈值需经过迭代剪枝图像分割算法多次迭代计算来确定。
本实施例提供的方法,利用采集单元采集风力发电机组上组件的图像或视频,将该图像或视频发送给控制单元,控制单元提取图像或视频中的特征量,与预先获得的参考特征量进行比较,根据比较结果判断组件是否发生故障,当判断发生故障时进行报警,让维修人员及时对故障组件进行检修或更换。该方法可以自动监测机组上组件的安全状态,从而及时发现问题,解决问题,避免发生严重事故,提高了风电场的发电效率。该方法可以自动实现监测,无需人工值守,效率比较高。
另外,由于叶轮相对机舱是旋转的,叶轮内部有许多组件需要被监测,因此,利用了无线相机、无线发射器和无线接收器来实现旋转部件相对于静止部件之间的信号传输,从而降低了利用滑环传输信号的难度。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种监测风电场内风力发电机组安全的系统,其特征在于,包括:采集单元、传输单元和控制单元;
所述采集单元装设于风电场的风力发电机组上,用于获取被测组件的图像或视频;一个所述被测组件对应一个所述采集单元,每个所述采集单元具有唯一标识码以表征所述采集单元与被测组件的对应关系;
所述传输单元,用于接收所述采集单元获取的所述图像或视频,并将所述图像或视频传输给所述控制单元;
所述控制单元,用于对所述图像或视频进行特征量提取,将提取的特征量与对应的参考特征量进行比较,根据比较结果判断所述被测组件是否发生故障,当判断所述被测组件发生故障时进行报警;所述控制单元预先存储每个所述被测组件的参考特征量与所述采集单元的唯一标识码的对应关系。
2.根据权利要求1所述的监测风电场内风力发电机组安全的系统,其特征在于,所述采集单元包括无线相机和无线发射器;
每个所述风力发电机组上设置至少一个所述无线相机,每个所述无线相机具有所述唯一标识码;
每个所述风力发电机组上设置一个无线发射器;
所述无线相机和所述无线发射器均设置于所述风力发电机组的旋转组件上;
所述无线相机,用于将采集的被测组件的图像或视频以无线形式发送给所述无线发射器;
所述无线发射器,用于以无线形式发射该风力发电机组上所有所述无线相机获取的图像或视频。
3.根据权利要求2所述的监测风电场内风力发电机组安全的系统,其特征在于,所述无线相机和所述无线发射器设置于所述风力发电机组的叶轮内部。
4.根据权利要求2所述的监测风电场内风力发电机组安全的系统,其特征在于,所述传输单元包括:无线接收器和以太网交换机;
每个所述风力发电机组上设置一个所述无线接收器和一个所述以太网交换机;
所述无线接收器和以太网交换机设置于所述风力发电机组的非旋转组件上;
所述无线接收器,用于以无线形式接收该风力发电机组上的无线发射器发射的图像或视频,并将该图像或视频发送给该风力发电机组的以太网交换机;
所述以太网交换机,用于将接收的图像或视频通过以太网发送给所述控制单元。
5.根据权利要求4所述的监测风电场内风力发电机组安全的系统,其特征在于,所述无线接收器设置于所述风力发电机组的机舱内部;
所述以太网交换机设置于塔筒内部;
所述无线接收器和所述以太网交换机通过有线以太网进行通信。
6.根据权利要求2所述的监测风电场内风力发电机组安全的系统,其特征在于,所述控制单元,用于当判断所述被测组件发生故障时进行报警,具体为:
所述控制单元根据所述被测组件对应的无线相机的唯一标识码确定所述无线相机位于的风力发电机组编号以及所述被测组件的名称和安装位置。
7.根据权利要求1所述的监测风电场内风力发电机组安全的系统,其特征在于,所述控制单元为位于风电场环网的远程监控中心的服务器;
所述服务器,用于接收所述风电场环网内的所有风力发电机组上的被测组件对应的图像或视频,当判断被测组件发生故障时,向该被测组件对应的故障风力发电机组发送保护指令,以控制所述故障风力发电机组上的保护机构执行对应的保护动作。
8.根据权利要求1所述的监测风电场内风力发电机组安全的系统,其特征在于,所述控制单元为位于单台风力发电机机组上的控制器;
所述控制器,用于接收本风力发电机组上的所有被测组件对应的图像或视频,当判断所述被测组件发生故障时通知该风力发电机组的保护机构执行对应的保护动作。
9.根据权利要求1-8任一项所述的监测风电场内风力发电机组安全的系统,其特征在于,所述故障包括以下中的至少一种:裂纹、瑕疵、变形和油脂泄露。
10.一种监测风电场内风力发电机组安全的方法,其特征在于,利用权利要求1-9任一项所述的系统对风力发电机组上的组件进行监测,包括:
利用采集单元获取被测组件的图像或视频;
利用传输单元将所述图像或视频传输给控制单元;
所述控制单元对所述图像或视频进行特征量提取,将提取的特征量与对应的参考特征量进行比较,根据比较结果判断所述被测组件是否发生故障,当判断所述被测组件发生故障时进行报警。
11.根据权利要求10所述的监测风电场内风力发电机组安全的方法,其特征在于,还包括:
当判断所述被测组件发生故障时,向该被测组件对应的风力发电机组发送保护指令,以控制风力发电机组上的保护机构执行对应的保护动作。
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