一种基于电力卫星物联网的海上风电场状态监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电力卫星物联网的海上风电场状态监测系统，涉及风力发电领域，包括：各边缘智能终端之间通过agent交互协议进行通信；终端采集设备与边缘智能终端连接，用于采集现场数据并将现场数据发送给边缘智能终端；边缘智能终端通过卫星通信数传终端与物联管理云平台连接，用于将现场数据传输给物联管理云平台，根据现场数据获取故障信息传输给物联管理云平台，接收物联管理云平台的控制信号对终端采集设备进行控制；物联管理云平台用于存储和显示边缘智能终端发送的故障信息，根据故障信息对风电场进行监测，根据工作人员的操作指令生成控制信号。本发明专利技术实现了海上风电场状态实时在线监测，确保海上风电设备的安全运行。全运行。全运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电力卫星物联网的海上风电场状态监测系统


[0001]本专利技术涉及风力发电
，特别是涉及一种基于电力卫星物联网的海上风电场状态监测系统。

技术介绍

[0002]在传统资源形势日渐严峻的前提下，巨大的海上风力资源产业已引起各国关注。目前中国的海上风电技术也已跨入大型化、规模化与商业化阶段，其发展范围包括近远海、浅深水，并呈现由小规模向大规模迅速扩张的趋势。
[0003]随着海上风电规模化、集群化、深远海化发展，风电场高效运维的难题日益凸显。一方面，随着海上风电场规模的增大、离岸距离的增加，运维船航行时间显著上升，导致维护时间窗内机组实际可用维护时长进一步缩减，对短时间内维护任务的执行效率要求提高；另一方面，与陆上风机相比，海上风机长期处在高湿、高盐的工作环境和风载荷、波浪载荷等随机动荷载作用下，海洋环境的多变性和风机故障的随机性增加了海上风电场运维任务实施的难度，对运维任务的实时性和灵活性调度提出了新的需求。
[0004]国内现有在运海上风电场，在风机基础设施方面已暴露出不同程度的安全问题，主要表现包括基础不均匀沉降、风机塔筒偏斜；风机基础环松动偏斜、基础环下法兰周边混凝土破坏，引起风机塔筒摆动过大，甚至歪斜等。同时，国内外海上风机的检测大多采用原有陆上风机的监测方案改造得到，监测系统多采用有线通信方式，对于环境恶劣、难以进入的海上风电场布线难度大、成本高，且更易损坏，不利于海上风场的扩容和维护，降低了监测系统的可靠性。
[0005]在监控信息传输方面，远海风电场一般通过光电复合海底电缆的复合通信光纤，组成陆上集控站至海上升压站的集中监测、远程控制通信通道。由海底光纤组成的远海风电场控制通道在具有传输频带宽、通信容量大、抗电磁干扰性能强等优点的同时，由于光纤质地脆，机械强度差，在复杂海洋环境下，海底光纤比电力电缆更容易受到船舶灾锚等外力破坏。近年来海底光纤、电缆等因灾事故时有发生。
[0006]为保证海上风电场基础结构长期服役的安全性、适用性、耐久性，维持海上风电场远程控制通道畅通，保障深远海风电场处于可控、在控状态，亟须构建新型海上风电场状态监测系统，引入智能化管理技术进行统筹，提升运维效率，提高安全保障。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种基于电力卫星物联网的海上风电场状态监测系统，能够实现海上风电场实时在线监测以及监控数据实时传输，提高安全保障，提升运维效率。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]一种基于电力卫星物联网的海上风电场状态监测系统，所述系统包括：终端采集设备、卫星通信数传终端、物联管理云平台和至少两台边缘智能终端；各所述边缘智能终端之间通过agent交互协议进行通信；
[0010]所述终端采集设备，与所述边缘智能终端连接，用于采集海上风电场的现场数据并将所述现场数据发送给所述边缘智能终端；所述现场数据包括环境气象数据、风机桩基础的三阶振动频率、风机桩基础线路的温度、风机桩基础沿主风向的倾斜度、暂态行波信息、风机桩基础的盐度值和风电场的图像数据；
[0011]所述边缘智能终端，通过所述卫星通信数传终端与所述物联管理云平台连接，用于将所述现场数据中的环境气象数据、风机桩基础的盐度值、暂态行波信息和风电场的图像数据通过卫星信道传输给所述物联管理云平台，还用于根据所述现场数据获取故障信息，并将所述故障信息通过卫星信道传输给所述物联管理云平台，以及接收所述物联管理云平台通过卫星信道发送的控制信号，并根据所述控制信号对终端采集设备进行控制；
[0012]所述物联管理云平台，用于存储和显示所述边缘智能终端发送的故障信息，并根据所述故障信息对风电场进行监测，以及根据工作人员的操作指令生成所述控制信号。
[0013]可选地，所述终端采集设备包括气象监测模块；
[0014]所述气象监测模块包括气象传感器和第一LoRa无线发送模块；
[0015]所述气象传感器，设置在风机桩基础顶部，通过所述第一LoRa无线发送模块与所述边缘智能终端连接，用于采集海上风电场的环境气象数据并将所述环境气象数据通过所述第一LoRa无线发送模块传输给所述边缘智能终端；所述环境气象数据包括风速、风向、环境温度、环境湿度、气压和雨量。
[0016]可选地，所述终端采集设备还包括振动监测模块；
[0017]所述振动监测模块包括振动传感器和第二LoRa无线发送模块；
[0018]所述振动传感器，设置在风机桩基础顶部，通过所述第二LoRa无线发送模块与所述边缘智能终端连接，用于按照设定的采样周期测量风机桩基础的三阶振动频率并将所述三阶振动频率通过所述第二LoRa无线发送模块传输给所述边缘智能终端。
[0019]可选地，所述终端采集设备还包括温度监测模块；
[0020]所述温度监测模块包括温度传感器和第三LoRa无线发送模块；
[0021]所述温度传感器，设置在待测温的风机桩基础线路上，通过所述第三LoRa无线发送模块与所述边缘智能终端连接，用于采集风机桩基础线路的温度并将所述风机桩基础线路的温度通过所述第三LoRa无线发送模块传输给所述边缘智能终端；所述风机桩基础线路包括导线、耐张线夹、接续管和引流板。
[0022]可选地，所述终端采集设备还包括倾角监测模块；
[0023]所述倾角监测模块包括倾角传感器和第四LoRa无线发送模块；
[0024]所述倾角传感器，设置在风机桩基础顶部，通过所述第四LoRa无线发送模块与所述边缘智能终端连接，用于监测风机桩基础沿主风向的倾斜度并将所述倾斜度通过所述第四LoRa无线发送模块传输给所述边缘智能终端。
[0025]可选地，所述终端采集设备还包括行波故障监测模块；
[0026]所述行波故障监测模块包括行波故障监测装置和第五LoRa无线发送模块；
[0027]所述行波故障监测装置，设置在设定长度的电缆线路上，通过所述第五LoRa无线发送模块与所述边缘智能终端连接，用于采集电缆线路的暂态行波信息，并将暂态行波信息通过所述第五LoRa无线发送模块传输给所述边缘智能终端；所述暂态行波信息包括暂态行波信号和暂态行波信号的录波；所述暂态行波信号为设定长度的电缆线路的两个端点的
初始行波时间。
[0028]可选地，所述终端采集设备还包括盐度监测模块；
[0029]所述盐度监测模块包括盐度传感器和第六LoRa无线发送模块；
[0030]所述盐度传感器，设置在风机桩基础顶部，通过所述第六LoRa无线发送模块与所述边缘智能终端连接，用于监测风机桩基础的盐度值并将所述盐度值通过所述第六LoRa无线发送模块传输给所述边缘智能终端。
[0031]可选地，所述终端采集设备还包括高清摄像机；
[0032]所述高清摄像机，通过以太网与所述边缘智能终端连接，用于对海上风电场的现场进行监控，并将监控得到的所述风电场的图像数据传输给所述边缘智能终端。
[0033]可选地，所述系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电力卫星物联网的海上风电场状态监测系统，其特征在于，所述系统包括：终端采集设备、卫星通信数传终端、物联管理云平台和至少两台边缘智能终端；各所述边缘智能终端之间通过agent交互协议进行通信；所述终端采集设备，与所述边缘智能终端连接，用于采集海上风电场的现场数据并将所述现场数据发送给所述边缘智能终端；所述现场数据包括环境气象数据、风机桩基础的三阶振动频率、风机桩基础线路的温度、风机桩基础沿主风向的倾斜度、暂态行波信息、风机桩基础的盐度值和风电场的图像数据；所述边缘智能终端，通过所述卫星通信数传终端与所述物联管理云平台连接，用于将所述现场数据中的环境气象数据、风机桩基础的盐度值、暂态行波信息和风电场的图像数据通过卫星信道传输给所述物联管理云平台，还用于根据所述现场数据获取故障信息，并将所述故障信息通过卫星信道传输给所述物联管理云平台，以及接收所述物联管理云平台通过卫星信道发送的控制信号，并根据所述控制信号对终端采集设备进行控制；所述物联管理云平台，用于存储和显示所述边缘智能终端发送的故障信息，并根据所述故障信息对风电场进行监测，以及根据工作人员的操作指令生成所述控制信号。2.根据权利要求1所述的基于电力卫星物联网的海上风电场状态监测系统，其特征在于，所述终端采集设备包括气象监测模块；所述气象监测模块包括气象传感器和第一LoRa无线发送模块；所述气象传感器，设置在风机桩基础顶部，通过所述第一LoRa无线发送模块与所述边缘智能终端连接，用于采集海上风电场的环境气象数据并将所述环境气象数据通过所述第一LoRa无线发送模块传输给所述边缘智能终端；所述环境气象数据包括风速、风向、环境温度、环境湿度、气压和雨量。3.根据权利要求1所述的基于电力卫星物联网的海上风电场状态监测系统，其特征在于，所述终端采集设备还包括振动监测模块；所述振动监测模块包括振动传感器和第二LoRa无线发送模块；所述振动传感器，设置在风机桩基础顶部，通过所述第二LoRa无线发送模块与所述边缘智能终端连接，用于按照设定的采样周期测量风机桩基础的三阶振动频率并将所述三阶振动频率通过所述第二LoRa无线发送模块传输给所述边缘智能终端。4.根据权利要求1所述的基于电力卫星物联网的海上风电场状态监测系统，其特征在于，所述终端采集设备还包括温度监测模块；所述温度监测模块包括温度传感器和第三LoRa无线发送模块；所述温度传感器，设置在待测温的风机桩基础线路上，通过所述第三LoRa无线发送模块与所述边缘智能终端连接，用于采集风机桩基础线路的温度并将所述风机桩基础线路的温度通过所述第三LoRa无线发送模块传输给所述边缘智能终端；所述风机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张逸娲，马俊朋，蔡光柱，郑鹏超，田宇晟，赵爽，赵建豪，于洪亮，王威，杨振，曹向勇，贺晓宇，高安洁，尹磊，张明，庞洪亮，王力学，
申请(专利权)人：北京国网富达科技发展有限责任公司，
类型：发明
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