一种用于风电领域的防雷监测装置

文档序号:529020 发布日期:2021-06-01 浏览:4次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于风电领域的防雷监测装置 (Lightning protection monitoring device for wind power field ) 是由 罗少辉 蔡忠周 金欣 蔡永祥 唐文婷 王英建 胡亚男 王治邦 王玉娟 吉秀娟 韩 于 2021-01-22 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种用于风电领域的防雷监测装置,包括远程测控端,所述远程测控端与设于对应的风力发电设备上的监测装置信号连接,所述监测装置的信号输出端与设于风力发电设备上的主令控制部电性连接。本发明中,通过监测装置对雷电前的气象环境进行监测,由于雷电通常属于带正电荷区高电位,与负电荷区低电位的大地之间形成强电场,并随着电场强度的提高,空气以及雨水中的电子受到激发,进而跃迁而形成带电离子,并在电场作用下形成电子流,而监测装置主要用于监测风力发电设备附近的电子流变化状况,在电力流被激发成等离子导电状态前,给出精确的预警,通过主令控制部发出的保护命令,保护风力发电设备免遭破坏。(The invention discloses a lightning protection monitoring device used in the field of wind power, which comprises a remote measurement and control end, wherein the remote measurement and control end is in signal connection with a monitoring device arranged on corresponding wind power generation equipment, and a signal output end of the monitoring device is electrically connected with a master control part arranged on the wind power generation equipment. The monitoring device is mainly used for monitoring the change condition of the electron current near the wind power generation equipment, giving accurate early warning before the power current is excited to be in a plasma conductive state, and protecting the wind power generation equipment from being damaged by a protection command sent by the master control part.)

一种用于风电领域的防雷监测装置

技术领域

本发明涉及防雷监测领域,具体涉及一种用于风电领域的防雷监测装置。

背景技术

风力发电机多处于高原、高山、海边等雷击多发区,因其自身特点,遭受雷击的概率较大。随着发电功率的增加、风电装机总量的快速增长,雷击对风力发电机造成的损失不容忽视。然而,目前风电领域的防雷监测方法和设备,主要是通过监测设备来检测、记录风力发电机受到雷击的各项数据,进而准确地掌握风力发电机遭受雷击的时间、次数、幅值等,但是这类监测装置难以对风力发电机起到很好的保护,依然难以避免风力发电机受到损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于风电领域的防雷监测装置,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种用于风电领域的防雷监测装置,包括远程测控端,所述远程测控端与设于对应的风力发电设备上的监测装置信号连接,所述监测装置的信号输出端与设于风力发电设备上的主令控制部电性连接;

其中,所述监测装置设于风力发电设备的顶部,用于实时监测、采集风力发电设备所在位置相对于大地之间的电位差,以及监测装置附近的电场强度,并将监测结果发送给远程测控端,所述远程测控端对接收到的数据进行分析处理;

所述主令控制部收到并比较监测装置发送的监测数据的峰值是否达到警戒值,若未达到警戒值,则风力发电设备继续工作;若达到警戒值,则风力发电设备进入保护模式。

进一步的,所述监测装置包括电场仪,所述电场仪与接地电阻电性连接,所述电场仪的信号输出端与电信号处理电路的信号接触端电性连接,所述电信号处理电路的信号输出端与远程测控端和主令控制部的信号输入端电性连接。

进一步的,所述监测装置包括照相机,所述照相机的摄像头采用180度广角,且摄像头对应正上方,所述照相机接地。

进一步的,所述照相机的信号输出端与远程测控端的信号输入端电性连接。

进一步的,所述监测装置包括温湿度传感器以及与风力发电设备连接的风力测量仪,所述温湿度传感器和风力测量仪的信号输出端与远程测控端和主令控制部的信号输入端电性连接。

进一步的,所述风力发电设备设有外部电源,所述电场仪、照相机、温湿度传感器和风力测量仪均与外部电源电性连接。

进一步的,所述风力发电设备内部的发电电路上设有电路保护器,所述电路保护器的信号接收端与主令控制部的信号发送端电性连接。

进一步的,所述电路保护器包括多工位开关,所述风力发电设备的电力输出端与多工位开关的输入端电连接,所述多工位开关的输出端包括收集端和接地端。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

本发明中,通过监测装置对雷电前的气象环境进行监测,由于雷电通常属于带正电荷区高电位,与负电荷区低电位的大地之间形成强电场,并随着电场强度的提高,空气以及雨水中的电子受到激发,进而跃迁而形成带电离子,并在电场作用下形成电子流,而监测装置主要用于监测风力发电设备附近的电子流变化状况,在电力流被激发成等离子导电状态前,给出精确的预警,通过主令控制部发出的保护命令,保护风力发电设备免遭破坏,同时,监测过程中的数据发送给远程测控端,存入历史数据库中,并用于构建雷电仿真模型,用于精准预测,从而更好的对风力发电机提供雷雨环境下的保护。

附图说明

图1为一种用于风电领域的防雷监测装置的结构框图;

图2为一种用于风电领域的防雷监测装置中监测装置的结构框图;

图3为一种用于风电领域的防雷监测装置中电路保护器的结构框图。

图中:1、远程测控端;2、监测装置;21、电场仪;22、电信号处理电路;23、照相机;24、温湿度传感器;25、风力测量仪;3、主令控制部;4、外部电源;5、电路保护器;51、多工位开关;52、收集端;53、接地端。

具体实施方式

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。

请参阅图1-3,本发明提供一种技术方案:

一种用于风电领域的防雷监测装置,包括远程测控端1,远程测控端1与设于对应的风力发电设备上的监测装置2信号连接,监测装置2的信号输出端与设于风力发电设备上的主令控制部3电性连接;

其中,监测装置2设于风力发电设备的顶部,用于实时监测、采集风力发电设备所在位置相对于大地之间的电位差,以及监测装置2附近的电场强度,并将监测结果发送给远程测控端1,远程测控端1对接收到的数据进行分析处理;

主令控制部3收到并比较监测装置2发送的监测数据的峰值是否达到警戒值,若未达到警戒值,则风力发电设备继续工作;若达到警戒值,则风力发电设备进入保护模式。

本方案中,通过监测装置2对雷电前的气象环境进行监测,由于雷电通常属于带正电荷区高电位,与负电荷区低电位的大地之间形成强电场,并随着电场强度的提高(即将放电前),空气以及雨水中的电子受到激发,进而跃迁而形成带电离子,并在电场作用下形成电子流,而监测装置2主要用于监测风力发电设备(主要为风力发电机)附近的电子流变化状况,在电力流被激发成等离子导电状态(即雷电)前,给出精确的预警,通过主令控制部3发出的保护命令,保护风力发电设备免遭破坏,同时,监测过程中的数据发送给远程测控端1,存入历史数据库中,并用于构建雷电仿真模型,用于精准预测,从而更好的对风力发电机提供雷雨环境下的保护。

在一个实施例中,监测装置2包括电场仪21,电场仪21与接地电阻电性连接,电场仪21的信号输出端与电信号处理电路22的信号接触端电性连接,电信号处理电路22的信号输出端与远程测控端1和主令控制部3的信号输入端电性连接。

利用电场仪21测量晴朗以及雷暴天气下,地面大气电场和云层电场的变化,利用导体在电场中产生的感应电荷原理,来测量大气电场,并能计算出大地和电场仪21之间的电位差,根据电位差值是否达到警戒值,以触发主令控制部3发送保护命令。

在一个实施例中,监测装置2包括照相机23,照相机23的摄像头采用180度广角,且摄像头对应正上方,照相机23接地,照相机23的信号输出端与远程测控端1的信号输入端电性连接。

利用照相机23记录测量闪电的时间、闪电的速度和闪电的结构,并将信号发送给远程测控端1,将闪电以图片或图像的形式保存、记录,以便后期研究。

在一个实施例中,监测装置2包括温湿度传感器24以及与风力发电设备连接的风力测量仪25,温湿度传感器24和风力测量仪25的信号输出端与远程测控端1和主令控制部3的信号输入端电性连接。

用于记录闪电时的气象环境,如环境温度、环境湿度以及风力大小,以便于提供更精确的测量数据,进行雷电仿真模型的构件。同时,也便于主令控制部3获知风力发电设备的运行环境状况。

此外,风力发电设备设有外部电源4,电场仪21、照相机23、温湿度传感器24和风力测量仪25均与外部电源4电性连接,使得风力发电设备不与电场仪21、照相机23、温湿度传感器24和风力测量仪25共用电路,进而导致出现联锁故障。

此外,风力发电设备内部的发电电路上设有电路保护器5,电路保护器5的信号接收端与主令控制部3的信号发送端电性连接。

在一个实施例中,电路保护器5优选以下结构:包括多工位开关51,风力发电设备的电力输出端与多工位开关51的输入端电连接,多工位开关51的输出端包括收集端52和接地端53。

当检测到附近即将出现雷电时,主令控制部3给电路保护器5发送动作命令,多工位开关51动作,将风力发电设备的电力输出端与接地端53连接,用于提升风力发电设备附近的大地电压,从而避免雷电在风力发电设备附近产生,进而避免风力发电设备被雷击的情况发生。

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围包括所附权利要求及其等同物。

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