导读：风电机组控制系统检测设备包括PLC,PC电脑,输入电源,重载连接器以及与PLC相连接的交流电源输出模块,温度信号输出模块,模拟信号输出模块,数字信号输出模块,脉冲信号输出模块,数字信号检测模块,交流信号检测模块,编码器信号检测模块.实现对风电机组控制系统的输出电源,控制信号等的测量.对各类输入的模拟信号通过PC电脑与PLC和待测风电机组控制系统的PLC的数据交换与处理,实现对检测过程的自动控制.

关键词：风电  风电监测  电机监测  风电机组  温度检测  震动检测  数据采集  隔离放大器  

 

         风力发电是一种成长中的干净的可再生能源。无论是单个机组还是组合机组的风力发电场，它们都是目前世界上发展很快的新能源。风力发电机组原理是将风力机械能转化成电能。风力发电的规模可以从500KW到6MW。常用的风力发电机组是水平轴布置，发电机组基本上是一个大型低速风扇，但是它不是电能驱动，没有将机械能通过减速箱驱动大型低速风扇，相反的，它提供机械能，通过加速箱驱动发电机产生电能。这个反向的过程带有很多会产生振动的旋转部件，长时间的损耗可能会导致终失效。  风力发电机组能否正常工作是运维的问题。对风力发电机组来说，主要轴承，齿轮箱和发电机失效是不可以接受的。这些部件的替换将会非常昂贵，而且重量大，安装地点是50-100 米的高空上。在风力发电机组上安装型加速度振动传感器可以检测下述问题： •齿轮失效 •齿轮磨损 •叶轮振动 •电子故障 •不平衡 •不对中 •松动 •共振等。   

        风电机组控制系统检测设备包括PLC、PC电脑、输入电源、重载连接器以及与PLC相连接的交流电源输出模块、温度信号输出模块、模拟信号输出模块、数字信号输出模块、脉冲信号输出模块、数字信号检测模块、交流信号检测模块、编码器信号检测模块。这些模块可以实现对风电机组控制系统的输出电源、控制信号等的测量，对各类输入的模拟信号通过PC电脑与PLC和待测风电机组控制系统的PLC的数据交换与处理，实现对检测过程的自动控制。  

        隔离放大器和数据采集器用于同步采集风电机组振动传感器产生的振动模拟信号，并对这些模拟信号进行AD模数转换，便于中控机对这些信号进行存储处理。理论上讲，同步数据采集器根据设计指标需求进行单独设计，这样会降低成本，但是从时间效益方面考虑，不太符合现阶段实际情况，因此拟采用市场上现有的通道隔离型（防窜扰）同步数据采集器。同步数据采集器的选型主要从以下几个方面考： 
1.数据同步采集通道。数据同步采集通道主要取决于振动传感器的安装数量、数据同步采集需求以及风电机组检测装置的可扩展性能。 
2.数据采集通道的采样频率。同步数据采集卡的通道采样频率由每通道数据采样频率决定，数据采样频率既不能太低，又不能过高。采样频率过低会使信号产生叠加，不能够正确还原为原数据信号，因此通道采样频率必须要满足采样定理，即fs>=2fc。其中fs为采样频率，fc为采集信号的中心频率。采样频率过高，会产生大量数据，对于数据的后续处理及存储产生不便。 
3.采集数据模数转换。理论上，模数转换的越高越好，但是高带来大的数据量，大数据的处理难度较高，因此对于模数转换的选取，满足需求即可。 
4.数据采集卡的接口类型。数据采集卡的接口用于和中控机进行数据通信。为了便于维修和扩展，拟采用现在比较通用的数据PCI总线接口。根据以上分析，为满足风电机组检测装置的同步采集通道较多的需求，拟采用16路隔离型同步数据采集系统。主要采用两种方案：采用一块16路通道隔离型防窜扰（ISO AD16）同步数据采集卡和多块通路较少的数据采集卡外接同步。

 

         针对当前风电产业在新能源背景下蓄势待发，风机性能及运行系统可靠性管理影响着整个产业发展，是风能发电产业化过程中的重要环节。当前，面对风能行业机组运维成本过高的问题，风电场业主和整机厂商都在寻求技术解决方案。该问题的背后包含了机组部件的工作稳定性差，故障频发，需要经常检修甚至更换等因素，也包含了在一个风电场内部，需要检修的机组不能提前预知，经常是机组故障停机之后再去进行故障排查的被动情况。

如果能利用在线监测系统，实时监控机组的运行情况，通过监测数据较早评估机组的工作健康状态，可以提前安排每台机组的检修时间，及时准备备件，合理协调运维计划，从而减少停机时间，提高发电量，降低风电机组运维成本。顺源科技研发生产的ISO系列隔离放大器和数据采集器产品已广泛应用于风电机组控制系统检测设备之中。

风电监测设备在线控制模拟信号隔离变送新器件.（温度、震动传感器模拟信号放大变送隔离系列IC）

一、风电监测设备总线通讯接口高隔离DC-DC模块电源

VB系列/ VD系列 / WRFS系列/ WRFH系列 / WRHH系列 隔离模块电源。输入与输出之间的隔离电压3KV/6KVDC，8KV输出抗静电防护，宽电压输入稳压输出（标称误差< 2%），输出具有自恢复过载短路保护功能。标准SIP 7 /SIP10Pin阻燃封装。

当负载变化或空载时输出电压值变动较小，不会升高超出额定设计电压值。特别为工业现场CAN总线、RS232/RS485通讯、以太网RJ45通讯等接口供电提供隔离电源设计，可以有效隔离地线环流干扰、抑制通讯接口窜扰及增强通讯接口抗静电防护功能。广泛应用在计算机控制装置、工业自动化设备、机器人、数控机床、停车场智能控制、智能家居以太网物联网通讯、医疗仪器、电力仪表、安防数据采集控制等行业。

详细技术资料：

VB系列           https://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_41.html

VD系列          https://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_162.html

WRFS系列     https://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_39.html

WRFH系列    https://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_163.html

WRHH系列    https://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_60.html

二、风电（电机）运行转速、频率、位移、温度、霍尔元件等传感器模拟信号V/I、I/V低成本隔离放大转换IC

ISO EM系列4-20mA转0-5V隔离放大器隔离变送器 IC，是一种将（传感器输出）模拟电压或电流信号经隔离转换成、线性度相匹配的混合集成电路。产品主要用于工业控制系统中模拟信号输入输出控制，传感器与仪器仪表,PLC信号传输过程的隔离放大转换。系统内部通过DSP、PLC的DA转换输出信号来显示和控制其它装置的可调输出，现场工作电压、电流和各种运行参数的监测及系统外部增加4-20mA（0-20mA）/0-5V标准信号接口等。该IC为标准Sip12 Pin符合UL-94的阻燃封装，占用PCB板面积少。装入仪器内部可以并联安装实现多路信号的监测、隔离和转换。 IC在同一芯片上集成了一个多隔离的DC/DC变换电源和一组模拟信号隔离放大器，输入及输出侧宽爬电距离及内部隔离措施使该芯片可达到3000VDC绝缘电压。ISO EM系列产品使用非常方便，免零点和增益调节，无需外接调节电位器等任何元件，即可实现工业现场信号的隔离转换功能。

详细技术资料：https://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_1.html

 

三、防窜扰16通道模拟量数据采集器

        ISOAD系列产品实现传感器和主机之间的信号安全隔离和高数字采集与传输，广泛应用于RS232/485总线工业自动化控制系统，4-20mA / 0-5V信号测量/Pt100等热电阻测量监视和控制，小信号的测量以及工业现场信号隔离及长线传输等远程监控场合。通过软件配置，可接入多种传感器类型，包括电流输出型、电压输出型、以及热电偶等等。

        产品内部包括电源隔离，信号隔离、线性化，A/D转换和RS-485串行通信等功能模块。每个串口多可接256只ISOAD系列模块，通讯方式采用ASCII码字符通讯协议或MODBUS RTU通讯协议，其指令集兼容于ADAM模块，波特率可由用户设置，能与其他厂家的控制模块挂在同一RS-485总线上，便于主机编程。 

        ISOAD系列产品是基于单片机的智能监测和控制系统，所有用户设定的校准值，地址，波特率，数据格式，校验和状态等配置信息都储存在非易失性存储器EEPROM里。 ISOAD系列产品按工业标准设计、制造，信号输入 / 输出之间隔离，可承受3000VDC隔离电压，抗干扰能力强，可靠性高。宽工作温度范围- 45℃～+70℃。

多通道隔离型模拟量数据采集变送器技术资料：https://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_12.html

       

参考文献

DC-DC模块电源产品选型、检测及外接保护参考方法
1、DC-DC模块电源外接保护电路参考技术资料：https://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_150.html

2、DC-DC模块电源选型技术资料：https://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_151.html

3、DC-DC模块电源高压隔离检测技术资料：https://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_149.html

 

工业现场模拟信号隔离放大器、隔离变送器安全应用参考技术资料

1、 IC封装隔离放大器隔离变送器信号与电源部分外接保护电路图 

2、 隔离放大器应用方案：现场模拟信号带宽与隔离变送器频响匹配技术

3、 传感器、PLC、DSP模拟信号有源与无源、2/3/4线制、回路馈电等选型及应用技术

4、 隔离放大器/信号隔离器/隔离变送器现场应用

5、 RS232/RS485/RJ45数据采集模块模块. 数据采集模块产品常见问题解答.

6、 数模/模数信号隔离器,隔离变送器在远程监控与过程控制系统中的应用.

7、 数据采集器初始化配置技术应用小结.