2022先进传感器在分散式风电的创新应用

先进传感器

在分散式风电的创新应用

人传感器信息融合听在人类的进化过程中，大自然赋予人类一种基本功能，那就是多感官信息融合。人类本能的将身体的各个感官获得的信息，如视觉、嗅觉、听觉、味觉、触觉等，与以往获得的经验知识一起进行综合的能力，以便能实时地对某一事物作出正确、合理的判断，从而提高其生存能力。味嗅视触物理物理+数学创新算法硬件硬件+软件软件定义产品数字化网络化智能化MEMS超声波技术激光雷达技术数据信息知识智能在越来越多的领域，知识的基础是从海量数据中提取出来的相关性。人们不再试图证明规律，而只是观察规律的表征。大数据云计算人工智能发明创新从机械设备向智能平台演变来自电子信息领域客户体验和安全智能钥匙眼球追踪摄像头自动驾驶的核心传感技术汽车的创新合作伙伴安全传感器创新传感器气象解决方案雷电关键数据监测系统结冰探测系统扭缆传感器的演变数字化接口用户自定义状态监测自诊断可靠性高、体积小、精度更高、抗噪声能力更强，能工作于恶劣环境等优点。这些都是光电传感器所不能相比的。新原理—GMR巨磁阻效应GMRGMR（GiantMagnetoResistive）巨磁阻又称特大磁电阻。它是一个集磁性薄膜，半导体集成及纳米技术为一体的高新技术产品，应用非常广泛。其技术结构套用一个数学公式：GMR传感器=磁性薄膜+纳米技术+半导体集成主要编码器生产厂家，新产品的研发都投入到了磁感应原理上来看，也间接印证了这一点。振动传感器的演变振动开关数字式振动传感器MEMS振动传感器安全传感器振动传感器功能无磨损传感系统，采用MEMS技术测量轴数量2频率范围0.05-60Hz（可选100Hz）测量范围±2g接口

CANopen安全接口PLd2套冗余安全继电器

PLd2路模拟量输出功能重度冲击安全关断相位触发功能多种算法模式塔筒频率检测机舱位移监测本质安全理念：所有事故都是可以预防和避免的安全依赖技术，大大推进了人类征服意外事故的手段和方法。安全哲学象征安全与保障认证产品在正常情况或者有故障存在的情况下，安全功能都能保证正确实施。

认证传感器的结构传输正确的信息！13MICROCONTROLLERCHECKSTHESIGNALOFTHESENSORCHIPFORPLAUSIBILITYSENSORCHIP1SENSORCHIP2MICROCONTROLLERONLYSAFEDATAVALUESARETRANSMITTEDSAFETRANSMISSIONTOPLCDUETOCANOPENSAFETYPROTOCOLPLCSIL2/PLdCERTIFIEDSENSORFROMTWK传感器芯片1传感器芯片2微控制器

机械安全的重要性14SOLUTION解决方案:PLCstopsbeforethemachinefalls!PROBLEM案例:PLCChecksdatavaluesforplausibilityComponent1Component2方案一：两个部件冗余，基于PLC实现。PLCSIL2/PLdCertifiedComponentSafeDataTransmissionviaCANopensafety方案二：SIL2认证产品自决断，就近处理。151:节省线缆及维护成本，减轻重量2:产品自带数据处理，自决断功能3:软件设计周期短4:软件失效率低，降低成本5:TÜV认证，象征安全与保障

7:模块化设计，适用所有机型6:迅速诊断错误，减少停机时间如何实现功能安全？IEC61400-1第四版标准引入基于功能安全的概念，为了完整的功能安全评估，ISO13849的所有要求，必须应用到振动传感器的安全功能中，遵守手册中给出的所有安全建议，以达到特定的安全性能水平。创新的轮毂传感器传统的测量方式接近开关增量编码器陀螺仪传感器特殊算法安装位置转子速度转子位置叶片传感器加速度频率安装位置雷击高可靠性倾角传感器加速度传感器创新算法陀螺仪传感器卡尔曼滤波器▪

雷电流的破坏力有四个关键参数决定：▪

峰值电流(kA)：决定产生电动力的大小，对导体等相关部件产生物理损伤▪

电量(C)：决定产生电腐蚀程度的严重程度，数值越大对接闪器等损坏越严重▪

比能(MJ/Ω

)：决定产生热能的程度，此数值越大避雷系统发热越严重▪

电流变化率(di/dt)：决定产生电磁场的大小（感应或间接雷影响）▪

通常认为峰值电流是雷电产生破坏力的主要因素，但其他三个因素也会对整个风机产生巨大的影响▪

如在IEC61400-24中规定了大电流测试要求的单次雷电流是200KA，10

MJ/Ω，100C雷电关键数据监测系统

LKDS系统测量雷击关键数值，为您做最佳决策提供宝贵数据。峰值电流

[kA]比能

[MJ/Ω]电荷含量

[C]最大上升时间di/dt

[kA/μs]实际安装现场图片及读数范例1500ms示例表格

0.01ms示例表格LKDS主机

LKDS感应器

中东南地区结冰风险冬季，北半球60%被雪覆盖，但有结冰风险的区域更大。结冰经常发生在南部暖湿空气与北部干冷空气相撞地区。雪覆盖区域不一定会发生结冰。风电行业结冰带来的主要问题：

停机发电量减少空气动力减小振动增加维护抛冰的危险结冰探测系统IDS-20相比温暖地区的停机，结冰导致的停机会造成更多的发电量损失。系统部件传感器表面冰气象变量空气温度空气湿度结冰探测系统控制器可连接1或2传感器识别冰和结冰速度霜点、露点通过气象变量验证结冰系统集成接口Electricfield(5mm)电场结冰传感器冰和水含量结冰厚度（0.1mm到5mm）传感器表面温度结冰探测系统-图解Separationoficeandwater分开冰和水Icesensor结冰传感器Icepoint冰点Dewpoint露点Airtemp.

空气温度Airhumidity空气湿度Verificationandplausibilitycheck验证和真实性检查设备结冰气象结冰IDSController控制器Systemcontrol系统控制Supply10-30V电源Heating24VAC加热

Camera(optional)照相机（可选）DataloggingandDatatransmission(optional)数据记录和传输（可选）ModBusRTURS-485SDI-12CANopen(viaconverter)可选可选两步测量原理设备结冰气象结冰IDS-20优势：两步测量可靠性非常高，能探测所有结冰的92%实时测量，区分冰和水及水转换为冰通过简单的继电器功能非常简单的解释测量结果容易并入控制系统和更换旧的系统部件不受环境干扰探测极其薄的冰层及早警示短时优化的加热循环实际冰厚度优势IDS-20是唯一能够可靠区分冰和水的结冰探测系统可测量厚积冰的选择

额外的传感器连接到IDS-20系统条棒80传感器能够测量冰厚度1mmto80mm塔筒和机舱厚积冰信息条棒80传感器能提供风机非加热部分整个冰厚度信息={

}气象环境解决方案气压计风速仪风向标温度湿度传感器产品优势开放式结构无峡谷效应集成数字MEMS空气温度相对湿度大气压力数字化接口风速0-100m/s自诊断风速风向自较正无需校准、免维护根据温度变化自补偿采样频率自适应调整完全耐腐蚀材料IP67防护等级最大300mm/hr降雨量空气密度露点温度阵风参数MTBF高达357年符合ISO13849标准达到PLd等级大事件记录系统序号解释序号解释1系统启动9激活MODBUS协议2进入用户模式10激活Thies协议3进入配置模式11激活FT协议4过/欠压错误12激活BayernHessen协议5内部温度超限13温湿度/气压传感器错误6温度偏差超过3K14EERPOM存储器错误7温度偏差超过5K15CANopen总线错误8激活WSWD协议错误检测/真实性检验改良了错误检测/真实性检验功能。现可以快速、可靠、安全地检测出错误。如果出现一个测量值与历史数据不符，该测量值会被纠正或删除。只有当一个错误值出现超过10秒钟时，会输出错误。真实性检验可以调整为7个级别。三种可选加热系统

拥有三个独立可控加热系统。基于PID控制和PWM可变功率控制的全新加热系统更加有效。此外，7个温度测量传感器科学地分布在测风仪上，用来控制加热。加热的控制与调整更加人性化。取代了老版低温开启高温关闭的控制方法，新版设备只有一个温度设定点。另外，整体加热功率可以自由设定，并且可设置延时。PMWPID功能介绍最大值记录功能重要的参数，如风速、温度或空气参数等的极值，现在都可以永久记录存储。手动控制加热功能通过GPI输入端口控制加热器强制开启。两组参数存储除了出厂默认参数外，测风仪有额外两组参数存储位置可供用户临时存储。功能介绍参数范围参数范围更新速率10ms至60s加热延迟0至1000s风速风向自动校正开启/关闭加热模式自动/手动均值方法矢量平均或标量平均自动加热模式功率0至100%可调温度设置点0至40°C多个命令参数可供调整多种进入模式，不同授权进入模式询问模式查询参数和数据，不对测风仪产生任何影响用户模式可更改测风仪参数配置模式厂家使用，可更改底层参数或标定测风仪固件可升级

新固件可修正产品BUG或加入新功能。MESA测风仪配有bootloader，通过RS485通讯方式可做升级固件等操作，如同智能手机一样。