2025风电无线温度监测系统

风电场无线温度监测系统目录TOC\o"1-3"\h\u6005风电场无线温度监测系统 11375一、项目概述 320428（三）项目建设情况 43509二、应用场景及建设方案 412124（一）场景描述 424439（二）技术架构 5231421.建设内容 5103755.技术路线 780076.技术方案 7322058.系统功能 810075（三）建设方案 9294341.建设目标 9123372.主要创新点 928035三、项目效果 105918（一）项目效益 10297711经济效益 1047872社会效益 1025263管理效益 104262（二）鉴定评价（如有） 1019746（三）推广前景 119254（1）无线通信的速率提升 1115589（2）智能化数据分析 114023四、下一步计划 11一、项目概述由于老旧风机型的测温点不足，导致温度监测盲区。近年来国内其他风场发生了多起风机火灾事故，因扑救难度大，不止造成了设备损失，影响生产效益，甚至造成人员伤亡。XX锡盟新能源事业部响应科技创新，借鉴XX蒙西新能源事业部研究成果，针对风机里易产生高温、引起火灾的设备部件增加温度测点，并研究利用无线测温设备进行监测，实现实时温度监测和及时报警，避免相关设备部件因温度过高或急剧升温引起火灾安全事故。该研究选择风机中易引发高温的设备部件进行监测，当温度达到预设阈值（温度报警阈值、升温加速度阈值）时触发警报，使运行人员、管理人员和检修人员能及时应对，有效防止火灾发生，保证设备安全运行。辉腾梁风场有两种不同机型，分别为华锐风机(1.5MW)、东汽风机(1.5MW)。选择东汽风机42台安装无线测温系统，每台风机增加8-15个测温点，分别安装在控制柜、变频器、集电环室内易产生高温、引起火灾的设备部件。测温点的温度数据以风机单位汇总，并连接风场自组无线网络，通过网络把数据实时传回控制中心服务器，实时保存数据，数据保存至少1年。基于测温点的实时数据，研发一整套温度监控系统,实现大屏展示，并建立实时预警、维修、跟踪体系，判断故障隐患，提前采取预防措施。（三）项目建设情况锡盟新能源事业部辉腾梁风电场无线温度监测系统于2022年8月份开工建设，于当年9月份竣工。投资额146.25万元。二、应用场景及建设方案（一）场景描述红外热成像温度测量可选择与现行控制设备相匹配的信号输出形式。红外测量技术在生产过程中,在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。近20年来，非接触红外温度测量在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。无线温度在线监测系统具有实时在线监测，工作环境恶劣，安装方便预警及时等特点，可以有效的保证高压电气设备的安全。无线温度在线监测系统是集先进传感技术、数字识别技术、无线通信技术、低功耗技术、抗干扰技术以及自动化控制技术为一体的高新技术产品,由无线温度显示仪、无线温度传感器、后台管理系统组成。可对多种恶劣环境条件下的设备温度变化情况实现现场、远程同时在线监测预警。方便维护人员及时掌握设备运行状况。具体应用在电气设备的各种触点、连接点，如:母线接头、电缆接头、室外刀闸开关触点、变压器及电动机引线接头等测点。系统可以以电子地图的形式显示整个温度场的分布，可清晰发现温度异常点，判定故障隐患。提前采取措施，避免事故的发生。（二）技术架构1.建设内容通过物联网技术建立智能测控网络，利用无线温度传感器和接收器以及通用传输协议，实现协同感知。以达到系统自我诊断、判别、联动告警等，实现可靠的自动温度监测。课题重点研究的关键技术有如下内容：（1）高性能实时温度预警软件系统技术：（2）实现3秒内温度超限报警以及5秒内消息通知到相关人员，能够让相关人员迅速及时启动相应的预警机制，避免相关设备部件因温度过高或急剧升温引起火灾安全事故；（3）低功耗远距离温度数据无线传输技术：（4）采用低功耗芯片的无线温度传感器，信号传输距离能够达到100米以上，并应用心跳机制，让不传输信号时处于休眠状态，降低功耗。这样能保证传感器的电源使用寿命达到3年以上，大大降低后期维护成本。2.业务架构3.业务蓝图设计4.系统架构无线测温系统的三层式结构，各层相互独立又协调组成整体，任一部分设备有故障时，只影响局部，提高了系统可靠性。单元装置采用ALLINONE设计原则，并采取隔离、软硬件滤波、抗干扰编码、智能诊断、各种开放、抗干扰的新型结构设计等多种软硬件方面的措施，提高单元装置的整体可靠性，进一步保证全系统的可靠。无线测温系统采用无线通讯将温度数据上传网关、网关以485总线上传到数据传输协议转换装置，通过风场自组网络，上传到指挥控制数据中心，进行统一监控，统一指挥，统一调度。5.技术路线（1）软件系统采用分布式架构，极易扩展系统容量；（2）软件系统采用前后端完全分离模式（vue前端技术），极大提高系统安全可靠性；（3）采用Redis缓存技术，大大提高系统并发能力。6.技术方案（1）在风力发电机组重要设备上安装抗低温无线温度传感器。（2）在机舱内部安装第一个无线网关，与无线温度传感器之间利用无线技术传输数据。该无线网关上行应用有线方式实现数据传输到风机底部。（3）在风机底部至箱变的动力电缆上以及箱变中敷设温度传感器，并在风机底部设立第二个无线网关，该无线网关上行应用有线方式实现数据传输。（4）第一个无线网关与第二无线网关的通过协议转换，并通过自组网方式，实现数据传回数据中心，根据具体场景和网络状况决定传输协议。（5）通过现场测试，第一个无线网关与第二无线网关分别同时都能接受所有安装的抗低温无线温度传感器时，可以少安装一个无线网关，以节省大规模推广是的成本。（6）在风场主控室部署主机服务器，安装温度监控大屏。（7）根据温度报警策略，超出策略温度范围系统发出告警。8.系统功能在现有的有线网络不具备扩展性且风场的移动信号弱甚至没有移动信号的前提下，基于物联网技术，建立无线自组网络，并利用抗低温的无线测温传感器采集温度数据、低功耗远距离温度数据无线传输技术把采集的温度传回软件系统，高性能的软件系统利用边缘计算，实现实时快速处理和分析数据，实现实时温度监测和及时报警，避免相关设备部件因温度过高或急剧升温引起火灾安全事故。当温度达到预设阈值（温度报警阈值、升温加速度阈值）时触发警报，使运行人员、管理人员和检修人员能及时应对，有效防止火灾发生，保证设备安全运行。对老旧风机的运行和维护有着重要的价值。（三）建设方案1.建设目标针对风场有不同机型，进行相关系统研究，目标如下：（1）通过模型试验及现场实践相结合，找到无线温度传感器最适合的安装方式。（2）解决低温状态下无线温度传感器正常工作问题，并进行相应研究。（3）研发高性能软件系统，解决高频温度信息采集、数据传输和高速数据处理问题。（5）基于测温点的实时数据，建立一整套温度监控预警系统,实现大屏展示，并建立实时预警、维修、跟踪体系，提前判断故障隐患。2.主要创新点在现有的有线网络不具备扩展性且风场的移动信号弱甚至没有移动信号的前提下，基于物联网技术，建立无线自组网络，并利用抗低温的无线测温传感器采集温度数据、低功耗远距离温度数据无线传输技术把采集的温度传回软件系统，高性能的软件系统利用边缘计算，实现实时快速处理和分析数据，实现实时温度监测和及时报警，避免相关设备部件因温度过高或急剧升温引起火灾安全事故。当温度达到预设阈值（温度报警阈值、升温加速度阈值）时触发警报，使运行人员、管理人员和检修人员能及时应对，有效防止火灾发生，保证设备安全运行。对老旧风机的运行和维护有着重要的价值。三、项目效果（一）项目效益1经济效益通过理论与实践相结合建立的风机无线温度预警系统可保证辉腾梁风场老旧机型风机安全经济运行，提高机组发电效率，降低风机着火事故率，可产生明显的经济效益。2社会效益XX内蒙分公司的风机装机容量超过4000兆瓦，本项目的研究成果对于相似类型风机的安全经济运行同样具有指导价值，所采用的低温无线温度传感器可在同类机组上进行推广应用。3管理效益严格落实集团公司和分公司关于防止风电机组火灾事故重点要求，做好风电机组隐患排查治理、防火专项检查等各项工作。基于测温点的实时数据，研发一整套温度监控系统,实现大屏展示，并建立实时预警、维修、跟踪体系，判断故障隐患，提前采取预防措施，保证设备安全稳定运行。（二）鉴定评价（如有）无（三）推广前景风电机组无线温度检测技术研究目前国内外研究较少，特别是以风机无线测温领域研究对象的文献较少，尚处于起步阶段，还有很多可改进之处以及可以后续进行更深入的研究的内容。（1）无线通信的速率提升项目中使用的是LoRa模块进行数据传输，其优点是传输距离远，但LoRa模块为什么可以传输的那么远。是因为LoRa模块牺牲了空中数据传输速率，来达到超远传输距离。在无线通讯领域中，模块的传输速率越高，传输距离就越近，速率越高时，信号越容易衰弱；传输速率越低时，则反之。所以后续还需要在传输速率方面进行持续优化。同时LoRa模块相比较GFSK、FSK系列的RF模块来说成本要高上许多。（2）智能化数据分析现在的数据分析模型相对比较简单，应该结合风机的历史数据，在运用统计学知识，综合描述性统计分析、探索性数据分析以及验证性数据分析的特点，更科学严谨的进行数据分析，之后在把数据库构建在云计算平台之上