产品 风电监测系统

产品概述

   雷视净空系统集成机器视觉和毫米波测量技术，用于监测全天候风力发电机组塔架净空距离的系统，包含设备与上位机软件。可以实时监测到风机塔架净空距离，以及变化趋势。可以根据客户的要求设置报警阈值，实现对风电场风机净空较低时进行预警、显示和历史数据存储，能够实时监测被测机组叶片塔架净空的运行状态变化趋势，该系统会通过主控进行机组控制。

系统原理

风力发电机组净空系统可实现叶片净空的实时测量，视频和毫米波监测融合技术可以满足白天、夜间、常规天气监测，视频净空可以适应雨天监测，毫米波净空可以满足雾天净空监测，工况适应性能达到98%工况覆盖率，净空系统可以稳定实时输出净空值给主控实时保护风机的安全运行。

大雾并且同时伴有大雨特殊天气该系统无法正常监测净空，会输出天气识别特征值给主控，主控系统可以根据天气模式采用安全桨距角限功率运行。

视频监控通过高清无畸变相机采集叶片运行画面，辅以补光灯实现夜晚环境图像采集，并通过屏蔽网线将图像数据实时发送到净空主机中。该系统应用计算机视觉技术，对图像进行解析，计算叶片净空值。

毫米波雷达采用频段为80GHz，调制波形为调频连续波（FMCW）雷达。主体安装于机舱尾部（根据实际风电机组机舱内作业空间来确立），通过毫米波雷达主机发射锥形电磁波，实时监测风轮旋转过程中叶片周期性经过该锥形区域时形成的叶片目标点，输出叶片相对毫米波雷达的坐标位置信息。进一步通过坐标系转换，计算叶片与塔筒间实时距离，即叶片实时净空，视频监测净空值与毫米波监测净空值进行融合计算后将计算净空值实时传递到风机控制系统，主控系统根据净空监测标志位选用净空值，通过变桨或停机等手段实现小净空（实际净空小于设计最小净空）保护，以预防叶片扫塔事故发生，保障风力发电机组安全运行。

其整体系统结构图如下图所示：

图1净空监测系统示意图

雷视融合净空监测案例

风力发电机组安装净空监测系统后，可实时查看风机视频画面、毫米波雷达 点云画面、以及净空时序波动变化。

 图2某风电场雷视融合案例

小净空案例

        某风电场安装净空监测系统后，机组在小净空（实际净空小于设计净空）时 能够及时做出停机保护，避免机组出现叶片扫塔事故。小净空时的视频画面、叶 尖运动轨迹、毫米波点云成像画面、转速净空时序变化如下图所示，视频净空为 3.57m，毫米波净空为 3.70m，触发净空小于 4m 收桨保护停机，有效保障了机组 安全。

图表 3塔架净空触发预警停机案例

       在危险净空触发后到机组停机过程中，雷达监测叶片点云及计算净空如下图 所示，第一张图叶片净空 370cm，触发净空小于 4m 收桨保护停机，第二张图叶 片净空 856cm，机组已经开始收桨停机，第三张图叶片净空 2077cm，机组不断收 桨、执行停机动作， 第四张图，机组完成收桨并停机，叶片后缘朝向塔筒，此时 叶尖已经远离塔筒，有效保障了机组安全

图表 4塔架净空触发预警到停机过程点云效果