有关风电巡检系统的研究钱斌

有关风电巡检系统的研究钱斌

钱斌

（河北华电沽源风电有限公司河北张家口075000）

摘要：目前，我国的科技发展十分迅速，随着风力发电系统的不断发展，风机的数量也在不断地增长，这使得风机的维护工作变得越来越复杂，任务越来越繁重，而巡检系统在风电系统的维护中占有很大的比重，是系统中十分重要的一环。传统的巡检方式巡检设备复杂，目的单一，巡检结果反馈不及时，如何减轻巡检人员的巡检任务，提升巡检人员的工作效率，及时发现巡检设备的问题，成了巡检系统中需要解决和改善的问题。因此本论文就上述需求，结合新誉的风电集控项目，研究了一种移动端的智能巡检系统，在实现智能巡检的同时，可供巡检人员实时查看各风场，各风机的数据和状态，为巡检结果做出更准确的判断。

关键词：风力发电；风电集控；在线巡检

引言

随着新能源行业的快速发展，我国风力发电、光伏发电装机容量迅速增长，科技水平也不断提高。在风力发电方面，市场上出现长叶片、大容量风机，叶片长度也由原来的（30～40）m增加至（60～70）m。风电机组的生命周期是20年，在生命周期内，风机叶片难免会出现损伤，出现故障，由于叶片的结构、所处环境的复杂性，给风机叶片的运行维护带来很大困难，尤其是叶片长度的增长和叶片重量的增加给叶片的运行维护带来了更大的挑战。传统的叶片损伤、故障的检测手段是使用望远镜观察和绳索垂降人工检测，存在检测效率低，工人劳动强度大；高空作业，检测成本高；检测时间长，停机发电量损失大等缺点。在光伏发电方面，存在光伏阵列布置分散，光伏区面积大的场站，对于组件灰尘、污垢、裂痕、遮挡、发热等异常情况的检查，传统的检测方法是人工巡检。人工巡检存在对异常的光伏组件定位难，工作效率低、运维成本高等缺陷。

1课题的研究内容

本课题研究了基于4G，GPS的在线巡检管理系统，结合无线通信技术对数据进行实时的传输，通过数据接口和服务端集控管理系统相连。只需要一台可以联网的手机即可完成风机设备的巡检，相对于传统的巡检模式下信息的实时交互性能差，巡检数据反馈不及时，巡检数据缺乏有效的信息化管理，管理滞后等问题，巡检人员需要携带较多巡检工具，该巡检系统能有效的提高风机巡检数据的传输效率，提高问题处理的机动性，发现可以对巡检人员的巡视线路进行实时监控，记录巡检人员移动的轨迹、提供自动报警信息等，不仅解决了手工巡检记录的问题，也解决了无线射频终端技术的滞后性、无法可视化等缺点。不仅可以实现对巡检任务的数字化、可视化、实时化管理，还实现了在手机端对风机、测风塔等设备的远程监控，从而提升维护巡检的效率，降低运维成本。巡检系统分为前端Android端系统和后台管理员系统，后台管理系统通过WebAPI给手机端提供数据接口，同时也接入集团的风电集控中心系统。通过该套系统可以实现巡检人员与集控中心系统的实时数据交换，管理员可以在后台实时地将巡检维修任务发送到巡检人员的手机系统之中，巡检人员在手机端可以也可以实时地将巡检结果，巡检现场的图片等信息上传到后台监控服务器上。同时，因为接入了集控中心系统，风场中风机的报警信息等也可以实时的推送到巡检人员的手机系统之上；巡检人员还可以在手机端实时地通过可视化地图界面看到巡检风场风机的概览信息，查询到相关风场以及风机的发电量，风速，温度等详细信息，为巡检结果提供更准确的判断，提升巡检维护的效率、确保巡检结果的正确性。

2风电机组智能巡检范围

2.1风电机组智能巡检项目

以双馈风电机组为例，风电机组智能巡检项目主要分为机械部分和电气部分，机械部分包括叶片、轮毂、齿轮箱、联轴器、制动器、发电机、水冷系统、主机架、偏航系统、塔筒、罩体、加热器；电气部分包括机舱控制柜、偏航系统、变桨系统、发电机系统、塔筒内电缆、塔基柜、接地检查、制动器、安全链测试、急停测试。

2.2风电机组智能巡检周期

风电机组的巡检周期一般分为三个月、半年、一年三个周期，三个月维护检查项目为机组投运后三个月内检查维护，半年维护及全年维护为机组投运开始每半年及一年进行的维护项目。机组定期检查主要以半年检查为主，主要是螺栓检查、力矩抽检、间隙测量等。

2.3风电机组机舱内部巡检

风电机组机舱部分：电气部分主要是通过电气设备的后台数据进行实时采集、监测、对比，重点关注电气设备的运行环境温度、电压、电流、频率等指标，机械部分主要监测轴承部分的油温及油位。重点关注轴承等运动部位的润滑情况，总体的监测方式，计划采用如下方式进行：在机舱顶部两边横梁位置各安装一套设备，通过网线接入交换机，将交换机放在现场机舱内部机柜当中，在通过光纤收发器将现场信号通过光纤传输到后台监控中心，实现监控中心对现场风机齿轮箱和发电机的实时监测。对于轮毂内以及机舱上巡视不到的位置，采用人工辅助的形式，利用头盔式可视化风电巡检系统是一套远程无线视频监控系统，采用摄像机拍摄的视频图像远距离传输到集控中心和管理中心，使主站的运行管理人员可以借此对风电机组电气设备的运行环境进行监控，以保证风电机组的安全运行和安全生产。通过在风电场搭建全网覆盖，为设备的万物互联提供条件，将各种监视、监测数据上传至风电场管理云平台，云平台信息智能处理后，将治愈调节信息发送到机组的智能辅助调节设备，智能辅助调节系统对机组实施治愈调节功能，实现风电机组的智能化自愈调节。以往信息平台从风电机组采集大量无规律数据，巡检及集控中心人员每天需面对上千张图片及上万条参数信息，单靠人的眼睛和大脑无法处理这多风电机组及海量数据，将这一繁重工作交给高性能计算机，智慧巡检机器人平台通过对全球风电机组及各种复杂模型的深度学习，变成更聪明的“超人机器人”，机器人代替人工的数据分析，智慧提供解决方案，模拟仿真及辅助决策。

2.4控制模块

该控制模块的MCU是SYM32F1，使用8MHZ的晶振，引出的串口有3个，有SD卡插槽，有2路LED灯。SD卡主要用于无人机飞行过程中的日志信息记录，LED灯主要用于提示无人机启动过程中有何异常，能否正常工作。3路串口分别用于接收飞控发出的数据包，遥控器发出的数据包，及超过声波和激光测量数值。此外还有一路PWM输出IO口，用于控制云台拍照。云台拍照时需要保存到日志中的信息由拍照时间、拍照时刻飞机的位置、拍照时刻镜头与页面的额距离等信息构成。日志信息主要用于计算叶片损伤尺寸的大小。

结语

本课题主要研究了用于风电的在线巡检系统，不仅使巡检人员更方便的执行巡检任务，通过集成风电集控系统，也使巡检人员可以实时查看风场风机信息，提供更准确的巡检结果判断，同时也使管理人员能够能方便的管理巡检任务和巡检任务。通过在线巡检系统，能够有效提高风机的巡检效率。基于手机端的系统，可扩充性强，后期经过二次开发和应用扩展可以在其他多个不同业务中进行推广和应用。

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