[发明专利]基于多网络融合和分布式传感的垂直轴风力发电监测装置

摘要

本发明公开了一种基于多网络融合和分布式传感的垂直轴风力发电监测装置，主要由现场测量与处理设备和上位机智能显示设备组成。现场测量与处理设备包括空气动力测量模块、发电功率测量模块、垂直轴偏振测量模块、电磁与噪声测量模块、数据监测处理模块。数据监测处理模块的微处理器内具有数据异常判测算法，能够判别测量数据是否异常。现场测量与处理设备内部采用Zigbee无线通讯，并采用风光储方式供电。现场测量与处理设备与上位机智能显示设备采用WiFi无线通讯。本发明通过多传感器检测、无线网路通讯、多微处理器运算等技术，使之具有安装方便、测试可靠、功能模块化、组网灵活、界面友好、易维护等特点。

主权项

一种基于多网络融合和分布式传感的垂直轴风力发电监测装置，其特征是：包括现场测量与处理设备，现场测量与处理设备与上位机智能显示设备通讯；所述现场测量与处理设备包括空气动力测量模块、发电功率测量模块、垂直轴偏振测量模块、电磁与噪声测量模块，上述各测量模块与数据监测处理模块通讯；所述垂直轴偏振测量模块包括3个双轴磁阻传感器，分别安装于垂直轴风轮机主轴的顶端、底端和风力发电机转子出轴端；所述各测量模块包括微处理器和Zigbee无线通讯接口；所述数据监测处理模块包括微处理器、Zigbee无线通讯接口和WiFi无线通讯接口；上述各测量模块通过各自Zigbee无线通讯接口与数据监测处理模块的Zigbee无线通讯接口通讯；所述上位机智能显示设备的WiFi无线通讯接口与数据监测处理模块的WiFi无线通讯接口通讯；所述数据监测处理模块的微处理器采用数据异常判测算法；所述数据异常判测算法包括如下步骤：(1)获取发电机发电功率P_e和角速度ω的实时测量值；(2)按下式计算出垂直轴风轮机的机械功率观测值$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\&CenterDot;}{z}}_1=z_2-{\mathrm{\&beta;}}_{1}fal(z_1-\mathrm{\&omega;},{\mathrm{\&alpha;}}_1,{\mathrm{\&delta;}}_1)-\frac{P_e}{J\mathrm{\&omega;}}\\ {\stackrel{\&CenterDot;}{z}}_2=-{\mathrm{\&beta;}}_{2}fal(z_1-\mathrm{\&omega;},{\mathrm{\&alpha;}}_2,{\mathrm{\&delta;}}_2)\\ {\hat{P}}_m={\mathrm{J\&omega;z}}_2\end{array}\right.$式中，J为垂直轴风轮机的转动惯量；z₁，z₂为状态变量；β₁，β₂，δ₁，δ₂，α₁，α₂为正常系数，且0<α₂<α₁<1；(3)获取垂直轴风轮机机械功率P_m的实时测量值；(4)将计算出的机械功率观测值和机械功率P_m的实时测量值进行比较，如果二者偏差小于15％，则可判定“测量数据正常”，否则判定“测量数据异常”。