风电机组分布式振动监控分析系统研究

【摘要】：风电场的选址由地理和气候条件所决定,因此,风电场分布比较分散,大多处于偏远地区,风力发电机组本身运行环境比较恶劣,维修和检修成本高且困难,不利于风电场的安全可靠运行,降低了风机系统的运营效益。近年来,我国风电的发展无论是在规模和水平上都有了极大的提高,但是在监测保护系统上明显滞后。 同时,随着风电场综合自动化水平的提高,风电场监控系统等必然存在多系统,多网络协议并存的局面。另外,随着国内风电的发展和技术的成熟,风电场的安全、可靠运行出现新的要求,风电场信息交互对象将越来越多,这给风电设备的互操作和新增对象的无缝接入带来了极大困难。 设计一种振动监控分析系统应用于风力发电机组,掌握其运行状况,并对出现的故障进行分析,对风电场的安全可靠运行,提高风机系统的运营效益具有重要的意义。同时,本文针对风电场多域异构环境下的信息兼容性问题展开研究,应用IEC61400-25标准的基本方法,通过信息模型和信息交互模型的构建,采用目前成熟而且流行的OPC XML-DA技术,设计一种符合IEC61400-25标准的风电机组振动监控分析系统,并且根据IEC61400-25的一致性测试规则,研究了本文设计的风电机组振动监控分析系统的一致性测试方案。本文的具体工作表现在: 风电机组振动监控分析系统方案设计包括系统架构、监测位置的确定、测量参数的选择、判别标准的选择、振动数据分析方法、系统信息传输方式。依据IEC61400-25逻辑节点和数据的使用及扩展规则,设计了振动监控分析系统的信息模型和信息交互模型。 针对信息交互模型的通信映射问题,本文结合OPC XML-DA在通信网络的成熟运用,采用IEC61400-25到OPC XML-DA的映射,并在PC机上实现了OPC XML-DA服务端,实现基于Web服务的通信,提供了一种信息交互模型的应用基础。 针对本文设计的风电机组分布式振动监控分析系统,进行了测试分析,通过实验数据采集分析,验证振动监控分析系统的可行性。 本文的工作对于IEC61400-25规约的解读和应用,利用信息技术改造风电场工程设计和生产过程以及对振动监控分析系统在风电场的应用具有一定积极意义。 【关键词】：信息模型 信息交互模型 Choi-Williams分布 OPC XML-DA
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM614;TP277
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-11
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 问题的提出和研究现状9-10
• 1.3 本文的主要工作10-11
• 第2章 风电机组振动监控分析系统方案设计11-23
• 2.1 振动监控分析系统架构11
• 2.2 监测位置确定11-12
• 2.3 测量参数选择12-13
• 2.4 判别标准的选择13
• 2.5 振动数据分析方法13-16
• 2.5.1 风电机组主要机械部件故障诊断概述13-16
• 2.5.2 Choi-Williams 分布16
• 2.6 振动监控分析系统的传输方式16-19
• 2.6.1 信息建模17-18
• 2.6.2 抽象通信服务接口和特定通信服务映射18-19
• 2.7 振动监控分析诊断流程19-20
• 2.8 总体方案设计20-22
• 2.8.1 时域统计21
• 2.8.2 安全监控21-22
• 2.8.3 频域诊断22
• 2.8.4 振动趋势22
• 2.8.5 故障特征频率数据库22
• 2.8.6 历史数据库22
• 2.9 小结22-23
• 第3章 风电机组振动监控分析系统的信息模型和信息交互模型设计23-33
• 3.1 信息模型构建23-28
• 3.1.1 逻辑节点和数据节点的使用及扩展23
• 3.1.2 信息模型设计23-28
• 3.2 信息交互模型设计28-32
• 3.3 小结32-33
• 第4章 风电机组振动监控分析系统通信协议映射及实现33-44
• 4.1 IEC61400-25 到OPC XML-DA 的映射分析33-37
• 4.1.1 关联类的映射33-35
• 4.1.2 服务器类的映射35
• 4.1.3 逻辑设备类的映射35
• 4.1.4 报告类的映射35-36
• 4.1.5 控制类的映射36-37
• 4.2 通信协议映射在风电机组振动监控分析系统中的应用37-42
• 4.2.1 OPC 服务器37-38
• 4.2.2 IEC61400-25 服务器38-40
• 4.2.3 OPC XML-DA 服务端40-42
• 4.3 总结42-44
• 第5章 测试分析44-55
• 5.1 时频分析44-48
• 5.2 一致性测试48-54
• 5.2.1 振动监控分析系统测试结构49-50
• 5.2.2 测试步骤50-53
• 5.2.3 测试结果53-54
• 5.3 小结54-55
• 第6章 总结与展望55-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 附录A 攻读硕士学位期间公开发表的论文61-62
• 附录B 攻读学位期间参与的科研项目及获奖情况62

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