海上风电机组后备电源控制系统及其电源启动与停止方法与流程

1.本发明涉及海上发电机组后备电源控制的技术领域，尤其是指一种基于北斗通信技术的海上风电机组后备电源控制系统及其后备电源启动与停止方法。


背景技术：

2.随着海岸风电机组和海上风电机组的发展，面临台风破坏的风险也越来越大。现有技术主要通过4g等无线通信网络与海上风电机组后备电源进行通信，实现对后备电源的远程启动，从而控制风机偏航来避免台风对风电机组产生破坏。然而位于海边的无线通信网络基站易受台风侵袭，维护成本较高，且对于远海风电机组存在信号弱甚至无信号等缺点，另外在台风期间，无线通信网络易受风雨影响出现雨衰现象，信息传输会受到干扰。
3.在海上风电机组吊装后，尚未进行调试并网或集电线路未铺设等风电机组失电情况下，如果台风来袭，受其影响4g等无线通信网络信号不稳定，且人员不能出海，无法保障台风期间控制海上风电机组后备电源柴油发电机启动，来启动海上风电机组防台风模式，因此亟待一种在台风期间能稳定地远程控制海上风电机组后备电源的柴油发电机启动和停止的系统。北斗卫星导航系统是我国自主研发的导航系统，北斗通信技术在商业领域得到了广泛的应用，通过短报文通信方式可以实现远距离传输固定字节的用户报文，其有着较低的误码率和较远的传输距离等优点，对其开发应用在海上风电机组后备电源控制领域将具有广阔的前景。


技术实现要素：

4.本发明针对4g等无线通信网络在台风等极端条件下信息传输易受风雨干扰，海岸基站容易受到台风侵袭，维护成本和4g等无线通信技术设备成本较高，在远海则会遇到信号弱甚至存在无信号情况，提出了一种基于北斗通信技术的海上风电机组后备电源控制系统及其后备电源启动与停止方法，可以在台风期间，海上风电机组失电等情况下，通过监控平台对风电机组后备电源的柴油发电机进行远程控制，保障了风电机组在台风期间的安全。
5.为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种海上风电机组后备电源控制系统，所述后备电源包含柴油发电机，该系统包括控制端和现场端，所述控制端包括监控平台和第一北斗短报文收发模块，所述现场端包括发电机控制器和第二北斗短报文收发模块，所述控制端与现场端之间通过北斗卫星作为短报文传输的中间环节；
6.所述监控平台用于发出控制柴油发电机启动或停止的指令，和接收柴油发电机是否已启动或已停止的信息；
7.所述第一北斗短报文收发模块用于将监控平台发送的指令按照规定的协议转化为短报文然后发送至北斗卫星，并接收北斗卫星发送来的短报文按照规定的协议转化为指令发送至监控平台；
8.所述第二北斗短报文收发模块用于将北斗卫星发送的短报文按照规定的协议转
化为发电机控制指令发送给发电机控制器，并将发电机控制器发送的信息按照规定的协议转化为短报文；
9.所述发电机控制器接收第二北斗短报文收发模块发送来的指令控制柴油发电机启动或停止，并将柴油发电机是否已启动或已停止的信息回传至监控平台；其中，通过启动或停止柴油发电机给风电机组的偏航电机供电或断电，所述偏航电机获得柴油发电机供电后，通过转动实现偏航。
10.优选的，所述第一北斗短报文收发模块和监控平台由电网供电。
11.优选的，所述第二北斗短报文收发模块和发电机控制器由蓄电池提供电源；当柴油发电机启动时，会同时给偏航电机和蓄电池供电，以保障偏航电机正常运行和蓄电池所存电量维持高水平。
12.优选的，所述监控平台是由服务器和显示屏组成，所述服务器用于储存、接收和发送信息，所述显示屏用于显示柴油发电机是否已启动或停止信息。
13.本发明也提供了上述海上风电机组后备电源控制系统的后备电源启动方法，包括以下步骤：
14.1)台风期间，启动抗台风模式；监控平台发送控制柴油发电机启动指令，启动指令发送到第一北斗短报文收发模块，第一北斗短报文收发模块接收到启动指令并将启动指令按照规定的协议转化为短报文发送至北斗卫星；
15.2)北斗卫星将接收到短报文发送到第二北斗短报文收发模块；
16.3)第二北斗短报文收发模块接收短报文并将短报文按照规定的协议转化为发电机启动指令发送至发电机控制器，发电机控制器接收指令控制柴油发电机启动，给偏航电机供电；
17.4)柴油发电机启动后，发电机控制器回传发电机已启动信息至第二北斗短报文收发模块，将已启动信息按照规定协议转化为短报文并发送至北斗卫星；
18.5)北斗卫星再将短报文发送至第一北斗短报文收发模块；
19.6)第一北斗短报文收发模块接收到短报文后按照规定协议将短报文转化成已启动信息发送至监控平台，最后柴油发电机已启动信息在监控平台上显示。
20.本发明也提供了上述海上风电机组后备电源控制系统的后备电源停止方法，包括以下步骤：
21.1)监控平台发送控制柴油发电机停止指令，停止指令发送到第一北斗短报文收发模块，第一北斗短报文收发模块接收到停止指令并将停止指令按照规定的协议转化为短报文发送至北斗卫星；
22.2)北斗卫星将接收到短报文发送到第二北斗短报文收发模块；
23.3)第二北斗短报文收发模块接收短报文并将短报文按照规定的协议转化为发电机停止指令发送至发电机控制器，发电机控制器接收指令控制柴油发电机停止运行，停止给偏航电机供电；
24.4)柴油发电机停止后，发电机控制器回传发电机已停止信息至第二北斗短报文收发模块，将已停止信息按照规定协议转化为短报文并发送至北斗卫星；
25.5)北斗卫星再将短报文发送至第一北斗短报文收发模块；
26.6)第一北斗短报文收发模块接收到短报文后按照规定协议将短报文转化成已停
止信息发送至监控平台，最后柴油发电机已停止信息在监控平台上显示。
27.本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
28.1、成本低廉，相比于4g等无线通信网络减少了基站维护成本且北斗通信设备价格低廉。
29.2、覆盖面广，北斗系统目前已实现全球覆盖，北斗通信范围可覆盖至远海，不存在远海信号弱或无信号问题。
30.3、抗干扰能力强，北斗卫星信号采用l/s波段，雨衰影响小，在台风期间受风雨影响较小。
31.基于以上优点，本发明基于北斗通信技术可以在台风期间，海上风电机组失电等情况下，通过监控平台对海上风电机组后备电源的柴油发电机进行远程控制，保障海上风电机组在台风期间的安全。
附图说明
32.图1为本发明系统的架构图。
33.图2为控制端的结构图。
34.图3为现场端的结构图。
35.图4为本发明系统的控制流程图。
具体实施方式
36.下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
37.参见图1所示，本实施例所提供的海上风电机组后备电源控制系统，包括控制端和现场端，所述控制端包括监控平台和第一北斗短报文收发模块，所述现场端包括发电机控制器和第二北斗短报文收发模块，第一、二北斗短报文收发模块的物理接口为rs485接口，所述控制端与现场端之间通过北斗卫星作为短报文传输的中间环节。其中：
38.所述监控平台用于发出控制后备电源的柴油发电机启动或停止的指令，和接收柴油发电机是否已启动或已停止的信息；
39.所述第一北斗短报文收发模块用于将监控平台发送的指令按照规定的协议转化为短报文然后发送至北斗卫星，并接收北斗卫星发送来的短报文按照规定的协议转化为指令发送至监控平台；
40.所述第二北斗短报文收发模块用于将北斗卫星发送的短报文按照规定的协议转化为发电机控制指令发送给发电机控制器，并将发电机控制器发送的信息按照规定的协议转化为短报文；
41.所述发电机控制器接收第二北斗短报文收发模块发送来的指令控制柴油发电机启动或停止，并将柴油发电机是否已启动或已停止的信息回传至监控平台；其中，通过启动或停止柴油发电机给风电机组的偏航电机供电或断电，所述偏航电机获得柴油发电机供电后，通过转动实现偏航。
42.参见图2所示，所述第一北斗短报文收发模块和监控平台由电网供电。
43.参见图3所示，所述第二北斗短报文收发模块和发电机控制器由蓄电池提供电源；
当柴油发电机启动时，会同时给偏航电机和蓄电池供电，以保障偏航电机正常运行和蓄电池所存电量维持较高水平。
44.台风来临时，如果在海上风电机组吊装后，尚未进行调试并网或集电线路未铺设等海上风电机组失电情况下，此时海上风电机组无法自主偏航，必须依靠后备电源的柴油发电机来启动防台风模式，实现偏航。
45.根据气象数据，监控平台判断各个风电机组需要实现的偏航角度，决定相应柴油发电机工作的时长，向发电机控制器发送启动和停止信息。每台海上风电机组的第二北斗短报文收发模块都有唯一确定的识别码，便于第一北斗短报文收发模块与其进行数据传输。所述识别码可以是卡号或设备号。
46.监控平台的服务器通过串口与第一北斗短报文收发模块连接，监控平台和北斗短报文收发模块都是利用电网作为电源。参见图4所示，首先监控平台将含有控制发电机启动或停止的指令发送至第一北斗短报文收发模块，指令中包含了相应的第二北斗短报文收发模块地址、控制柴油发电机启动的信息和附加信息。第一北斗短报文收发模块接收到来自监控平台的指令后，按照北斗卫星导航方法通用数据接口4.0协议进行编排，将指令以短报文的形式经北斗卫星发送至现场端各个海上风电机组的第二北斗短报文收发模块。
47.现场端的各个第二北斗短报文收发模块在接收到相应的短报文信息后，按照北斗卫星导航方法通用数据接口4.0协议解包得到相应指令发送至发电机控制器。发电机控制器通过串口与现场端的第二北斗短报文收发模块连接。发电机控制器解析指令，指令为启动指令则控制柴油发电机启动给偏航电机供电，指令为停止指令则控制柴油发电机停止给偏航电机供电。其中现场端的第二北斗短报文收发模块和发电机控制器的电源来自于蓄电池，在柴油发电机启动后，会同时给偏航电机和蓄电池供电，保障现场端各设备能够可靠稳定运行。
48.在柴油发电机启动或停止后，发电机控制器按照上述相反的方式，向监控平台回传柴油发电机已启动或已停止信息，并在监控平台的显示器显示。
49.通过以上方式，能够实现在台风期间，海上风电机组未并网或集电线路未铺设等失电情况下，利用北斗通信技术，远程控制柴油发电机启动，实现海上风电机组偏航，从而保障海上风电机组在台风期间的安全。
50.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。