[01254332]风场级风力发电机组状态在线监测系统

立项背景和意义

风能是一种清洁的可再生能源，利用风力发电可以降低环境污染，解决日益短缺的能源危机。现代风场规模大、地处偏远，大型风力发电机组工作环境恶劣，发电机舱位于80～100 m以上的高空，其维护维修异常困难。传统的定期维护或事后维护方法会造成维修过剩或者维修不足，致使风力发电机组运行和维护成本过高。

风场里风电机组装备规模庞大，对其运行状态监测需要多通道、多节点、高速度、高效率的分布式监测网络才能满足要求。目前国内尚缺少自主研发的监测系统来实现对风力发电机组的在线状态监测。因此，开发高质量风场级风力发电机组在线监测系统，对提高我国风力发电机组的技术水平，降低企业维修维护和运行成本，具有重要意义。

采用无线传感网络通信和多通道数字信号处理技术，可建立分布式状态监测网络，实现对风力发电机组状态在线监测。本项目针对风场级风力发电机组的运行特点，设计了基于网络通信的4级监测体系，开发出以DSP为核心的高效、可靠的模块化在线监测系统，实现了风力发电机组运行状态远程在线监测，保障了大型风力发电机组的可靠运行。

2. 主要技术内容、研究成果和创新点

1)开发了具有模块化结构的数据采集系统，可实现超多通道数据的同步实时采集获发明专利2件（ZL 201010256462.1、ZL 201010256464.0）。

2)构建了基于网络的风力发电机组状态的分布式4级在线监测体系，实现了风电装备、风场监控中心、企业管理中心、设备供应商远程服务中心的数据共享。获发明专利1件（ZL 201110414062.3），发表论文2篇。

3)开发了基于DSP的现场数据采集装置以及数据采集软件，实现了多种状态参数的多通道数据采集及特征分析。获发明专利1件（ZL 200910064965.6）、软件著作权1件（2012SR122157）。

4)开发了分布式数据库及数据管理系统，实现了数据的通讯和采集装置的远程控制，包括采样参数、设备故障特征、预警逻辑等关键参数配置以及数据存储、特征参数提取。获实用新型专利1件（ZL 201120467589. 8）、软件著作权1件（2012SR108758），发表论文3篇。

经河南省科学技术厅组织专家鉴定，认为项目成果在风场级风力发电机组状态在线监测装置研制和监测技术开发方面实现了集成创新，达到国内领先水平。

3. 技术经济指标 模拟输入通道数8 CHs ADC，最多可扩展为256个，每通道采样频率0.1～250 kSample/s可调，分辨率16 bit，模拟输出通道数8 CHs DAC，数字量输入输出8CHs I/O，支持SD卡，通信方式为网络通信、高速串行口，每台风机采集模块级联个数255，每个风场最多可管理1024台风机。

4. 经济效益和社会效益 本项目技术已成功应用于2.0MW系列风力发电机组，实现了该系列风力发电机组运行状态远程在线监测。项目实施以来为风电传动系统制造（轴承）企业新增产值3.18亿元，新增利税3152.65万元，且市场潜力巨大，经济效益和社会效益显著。

5. 促进行业科技进步作用 本项目开发的风力发电机组状态在线监测系统，保证了风力发电机组的可靠性，可推广应用到航空、航天、海上等极端环境下重大装备的状态监测，对提高风力发电装备制造水平有重要意义，对促进机械重大装备技术进步有积极作用。