风电方案分析和总结.docx

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风力发电监控系统方案概述

北京波谱华光科技有限公司

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目录

项目概述 1

风力发电监控系统设计 2

系统结构 2

监控系统总体结构设计 2

监控系统前端结构设计 3

监控系统通讯平台设计 4

外部防雷设计 4

监控中心设计 5

系统功能 5

系统基本功能 5

网络视频功能 6

告警功能 7

GIS系统 7

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项目概述

地球风能约为2.74×109MW,可利用风能为2×107MW，是地球水能的十倍。我国探明风能理论储量为32.26亿KW，而可发利用为2.53亿KW，近海可利用风能7.5亿KW。目前我国东南沿海和内蒙、新疆、甘肃等东北、西北地区是最大风能资源区。风能密度为200W/M2～300W/M2，大于6m/s的风速时间全年2500小时以上就可取得较大经济利润效益。目前风电场造价成本约为8500～9000元/千瓦时，机组（设备）占70%左右，基础设施占25%，其它占5%。风能利用小时数在2500～3200小时，其风电成本约0.40元/千瓦时左右，另外风电场运行维护成本费用很低（约占风电机组成本的3～5%），建设周期短（半年左右）。由于可观的经济收入，以及低廉的维修维护成本，使得风力发电在中国已经得到广泛的推广和应用，截至2011年中国累计装机容量44.7吉瓦，成为名副其实的风力发电大国。中国的全球风力发电装机容量占有率达到22.7%。

但是风力发电属于新兴的产业，整个产业在系统维护保障方面还缺乏有效可靠的手段，因此现在风力发电机由于长期运行，缺乏有效的监控和维护很多电厂陆续出现风力发电机起火损毁的情况，而且随着风力发电机组运行时间的加长，此类情况有事故频发的趋势。虽然风力发电属于清洁能源，但是安装成本很高，一台风力发电机造价约800万元左右，如果出现着火损毁，更换一台电机以及安装调试的费用超过千万，因此对风力发电机组进行有效监控，避免发电机组由于长期运行老化而致使起火损毁是十分必要。

风力发电监控系统设计和开发的目的就是通过热感式红外摄像机对每个独立的发电机组的热分布进行实时监控，并通过分布式网络最终集中显示在监控中心的显示大屏上，如果设备发生故障或者具有发生故障的可能时及时报警，监控人员通过故障设备图像分析确定解决方案并付诸实施，避免发电机组由于过热致使燃烧损毁。同时可以通过实时在线监控，了解发电机组哪些部位容易过热，并对过热部位进行及时维修维护，防患于未然，保证风力发电设备的安全可靠运转。

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风力发电监控系统设计

系统结构

监控系统总体结构设计

风力发电监控系统在结构上由前端图像采集部分、通信传输部分和监控中心三部分组成。其结构示意图如下图所示。

前端

前端

热感式红外摄像机

光端机

光

纤

分部监控中心

总部监控中心

BVX-1000

光数字视频矩阵

BVX-3000

光数字视频矩阵

控制键盘

大屏幕及电视墙

控制键盘

大屏幕及电视墙

图1-1风力发电监控系统结构示意图

前端设备主要是图像的采集设备，把风力发电机组的热分布信号转变为图像

的电信号。通过视频传输设备将视频图像传送到风力发电指挥中心矩阵，由总部矩阵与分部矩阵进行级联控制。

视频传输设备是图像的传输设备，通过光端机等设备将视频图像进行传输，将视频图像传输到指挥中心；将输入的视频输出给视频矩阵、视频服务器等设备。

监控系统前端结构设计

前端图像采集系统主要为红外热感式摄像机，以及配套的防雷、机箱等。用户负责将电引至机箱。其设计如下：

前端视频图像采集设备连接设计

视频图像的采集功能主要是利用前端热感应摄像机实现，摄像机连接主要包括：控制线、视频线、电源线。前端热感应摄像机通过光端机将视频信号及告警信号传送到指挥中心，完成视频图像的采集和告警功能。设备连接如下图所示：

用控制线与摄像机控制口连接用视频线连接摄像机视频接口

用控制线与编码器连接

用视频线连接编码器视频输入口

用电源线连接电源输入端 用电源线连接机箱内多孔插座，

插座插接摄像机、编码器和协议转换器电源

控制线 控制线

热感式红外摄像机

视频线电源线

防雷器

视频线

接地

光端机

图1-2前端图像采集部分设备示意图

前端设备机箱的设计

1、 机柜尺寸750×500×310mm；

2、 采用2mm厚不锈钢板（沙光面）；

3、 单扇门，不锈钢门轴，进口知名锁具；

4、 电源避雷装置。机箱设计图如下：

图1-3设备机箱设计图

监控系统通讯平台设计

本期项目电视监控系统的通讯平台主要采用业主提供的单芯光纤，通过复用光端机将视频信号、数据等信息传送到指