摆闸：风力发电站周界与设备安全监控解决方案

风力发电站(WindPower)一般简摆闸称风电站，属绿色能源。通过传动轴方式，将耸立于山坡或海边的高空扇叶转动的动能传送至发电机使发电机转动产生电能，再使用升压变压器将电压升高摆闸传送到较远处的变电站，再由变电站进行降压送到各用户的方式摆闸称为风力发电。

    有哪些安全顾虑?

    风力发电站通常设置在摆闸迎风面的海岸、近岸的浅海区域、内陆无人地带迎风面的平地或丘陵地带上，都是属于人烟稀少环境恶劣的区域，容易因为人迹摆闸罕见而轻忽本身的安全警戒与维护，安防解决方案的设计上须考虑以下方面：

    1、设备监控与周界的摆闸入侵防范;

    2、雷击和鸟类干扰;

    3、塔柱离岸建置的遥控与电力传输安全;

    4、海上船只撞击;

    5、风力来源及风向的不稳定及风力有间歇摆闸性的问题无法及时调整风机方向使发电更有效率。

    这些问题里面最重要的是整个风力摆闸机塔站的设备运作及周界安全这二部分。

    设备监控解决方案

    风力发电站设备部分非常摆闸复杂，风机依照结构及运转技术可以有很多种类摆闸型。依风机旋转轴的方向可分：与地面平行的水平轴式风机，这是常见的大摆闸型的风机，叶轮需随风向变化而调整位置;叶片与地面垂直轴方式风机，设计较简单，叶轮不必随风向改变而调整方向。

    此外还有依桨叶受力分摆闸成升力或阻力型风机;依叶片数量分为单叶片、双叶片、三叶片或多叶片型。这些由成本、噪音、美学及发电效率、环境、空气动力及设计的复杂因摆闸素来决定，因此在总体设备运作上的监控也就有很多的项目，这些监控项摆闸目结果及参数都必须通过传输系统送到电力站监控室或发电厂的监控室以作为运作监控使用。

    所有风力发电设备都必须要有远程数据收集器：包含风力计、风向计、温湿度计、电压电流计表及油压液位传感器及马达转速计等传感器，以及收集摆闸端RTU设备来对现场风机及发电机设备摆闸运行情况做准确监控，收集目前运摆闸作数据及设备控制状态，再将控制信号及信息通过网络传送到服务器，再服务器产生报表及状态栏以做为操作人员直观的监控参考。

    风力发电在主系统通过网络及探测器进行电网参数检测、目前风力及风向状况、现场设备工作温度数据及目前工作电压及电流的稳摆闸定情况，并对风力发电机组自动进行连、脱机控摆闸制，并监控齿轮箱、发电机的运转温度是否过高，油压液压系统的压力与液位是否正常，同时依照风力风向状况进行转向偏向及桨叶偏向俯仰角度等调整动作，获取最佳风力转动力摆闸源，进而提高风力发电机的发电效率与质量。

    对于收集所得数据，摆闸如出现任何异常，设备监控系统会自动进行告警警报功能，如遇紧急状况系统必须有自动停机的远程控制能力。确保风力发电机组可以完全安全可靠的运行。这些摆闸都是通过安装于风力发电机组塔柱底部空间的机柜监控设备来完成摆闸这些系统运行状态控制与显示，还有历史数据查询、故障查询等功能。

    风力发电设备监控系统解决方案主要组成：网络服务器采用分布式架构数据伺服，在设备监控主服务器上作为发电机组设备监测系统摆闸;采用JAVA语言及SQL数据库存储各类数据，集成远程控制、综合数据查询、风机故障分析等功能，支持多种类型通讯规则，并具有可扩展性和跨平台型功能摆闸，设备监控系统能支持多种通讯协议，支持通讯协议扩展;摆闸采分布式主从结构，支持双Master或Master-slave方案，支持冷备份和热备份，可灵活可靠的用户权限配置，支持本地监控和远程监控。

    现场设备监测项目包括风向、风速、温度等风力气候监测，及发摆闸电机电压、电流、功率调节机组等监测;风力发电机监测主要包括风力机电摆闸力调节机组监测与风场气候环境监测。

    风力发电调节机组监测主要是为了确保运转机组在设定的参数范围内进行摆闸运转，并维持发电效率;而风力场气候监测则用以监测外在环境气摆闸候影响因素，以保全风力发电机运转无外力干扰，确保风力发电机组安全使用。

    监控系统要求外形简洁容易操作，具备有IP67及NEMA5以上防水耐腐蚀及抗震性，能应付恶劣环境使用，并且系统稳定低故障率。同摆闸时为迎合各种数据的不同探测收集器，RTU的接口摆闸必须丰富多元才能完整收集所有类型的数据，这样才能顺利的传输到后端监控盘上，最后要能实现远程管理和控制，如此才是风力发电站完整的设备监控解决方案。监摆闸控系统架构图如图所示。