Пристрій технічної діагностики на відстані для комплексів малопотужних вітроенергетичних установок

Пристрій технічної діагностики на відстані для комплексу малопотужних вітроенергетичних установок, що містить перемикач каналів вводу даних, аналого-цифровий перетворювач, перший та другий мікроконтролери, які з'єднані між собою через лінію радіозв'язку та систему індикації, який відрізняється тим, що додатково введено вимірювач швидкості вітру, який містить диск з лопатями, 3 зку, яка проходить через лопасті диску, що обертається під впливом вітру, вводиться таймер перший та другий, входи якого з’єднані з першим мікроконтролером, лічильний тригер, схема співпадання та двійковий лічильник, причому вихід таймера з'єднаний з лічильним входом тригера, вихід якого підключений до першого входу схеми співпадання,до другого входу якої підключений електричний вихід фотодіода, вихід схеми співпадання з'єднаний з лдчильним входом двійкового лічильника, цифровий вихід якого підключений до другого входу першого мікроконтролера. На Фіг.1 показана структурна схема пристрою технічної діагностики на відстані для комплексу малопотужних ВЕУ з вертикальною віссю обертання; на Фіг.2 показана часова діаграма для визначення швидкості і вітру, на Фіг.3 зображена векторна діаграма вимірювання електричної потужності ВЕУ, що виробляється, та електрична схема визначення напруг U1, U2, U3. Як показано на Фіг.1, пристрій технічної діагностики на відстані для комплексу малопотужних ВЕУ містить перемикач 2 каналів вводу даних, аналогово-цифровий перетворювач 3, перший мікроконтролер 4, таймер 5, джерело електроживлення 6 світло діод 7, фото діод 8, диск, що обертається на вертикальній вісі 9, лічильний тригер 10, схему співпадіння 11, двійковий лічильник 12, пульт вводу даних 13, другий мікроконтролер 14, систему індикації 15, причому електричні виходи від n малопотужних ВЕУ 1 через перемикач 2 підключені до аналогово-цифрового перетворювача 3, цифровий вихід якого підключений до першого входу першого мікроконтролера 4, перший та другий вихід якого підключені до таймера 5, вихід якого підключений через лічильний тригер 10 до першого входу системи співпадання 11, до другого входу якої підключений електричний вихід фотодіода 8, вихід схеми співпадання 11 підключений до лічильного входу двійкового лічильника 12, цифровий вихід якого з'єднаний з другим цифровим входом першого мікроконтролера 4, який через лінію радіозв'язку з'єднаний з другим мікроконтролером 14, вихід якого підключений до системи індикації 15, вихід пульта 13 вводу даних підключений до входу другого мікроконтролера 14. Пристрій технічної діагностики на відстані для комплексу малопотужних ВЕУ працює наступним чином. З першого мікроконтролера 4 на вхід таймера 5 поступають прямокутні імпульси з частотою f1 =2*106Гц, таймер 5 здійснює ділення частоти f1 під управлінням мікроконтролера 4 і видає на лічильний тригер 10 прямокутні імпульси з частотою f2 =1Гц, як показано на діаграмі Фіг.2. Прямокутні імпульси з частотою f2 поступають на перший вхід схеми співпадання 11, на другий вхід якої поступають імпульси з електричного виходу фотодіода 8 з частотою f3 , яка пропорційна швидкості обертання диску 9 і відповідає швидкості VB вітру. Імпульси з частотою f3 модулюються за допомогою 52030 4 схем співпадання 11 прямокутними імпульсами з частотою f2 як показано на діаграмі (Фіг.2) і з , частотою fвих ці данні поступають на лічильний вхід двійкового лічильника 12, значення частоти імпульсів за секунду в цифровій формі подається через другий вхід першого мікроконтролера, який з врахуванням радіуса R диску 9, числа його лопастів m та коефіцієнта який враховує втрати швидкості VB вітру за рахунок тертя при обертанні диску 9, визначає швидкість VB вітру відповідно до формули: 2 Rn VB m На основі значення швидкості VB вітру перший мікроконтролер 4 визначає очікуєму електричну потужність Рв з виходів кожного із контролюємого ВЕУ за допомогою формули: Pв 2 3 SW 3 (1 R)3 Vв 1 де густина повітря, S - площина лопасті ВЕУ, W - коефіцієнт підсилення швидкості вітру в конфузорі, R - коефіцієнт втрат швидкості вітру в конфузорі, 1 - коефіцієнт корисної дії ВЕУ. Як показано на діаграмі (Фіг.3) електричний вихід кожної контролюємої ВЕУ підключений на опір навантаження Zn послідовно з яким з'єднаний резистор R 0 з цих двох опорів можна зняти три напруги величиною U1, U2 , U3 . Якщо електричний генератор ВЕУ постійного струму, то напруга U1 буде дорівнювати сумі напруг U2 та U3 (Фіг.3), а потужність P1iВВЕ виробляємої електроенергії ВЕУ може бути визначена відповідно до формули: 2 U1U2 U2 2 2 R0 Якщо ж контролюєма ВЕУ моє електричний генератор змінного струму, то співвідношення між напругами U1, U2 , U3 . визначаються векторною діаграмою (Фіг.З) для змінного струму, а потужність P2iВВЕ виробляємої електроенергії ВЕУ визначається за допомогою наступної формули: Р1іВЕУ Р 2іВЕУ 2 2 U1 U2 U3 2 2R0 Визначені електричні потужності Р 1іВЕУ або Р 2іВЕУ відповідно до приведених формул в першому мікроконтролері порівнюється з очікуємою потужністю Рв у відповідності з виміряною швидкістю Vв вітру. Якщо ці потужності співпадають, то контролюєма ВЕУ працює справно, якщо ж такого співпадання немає, то ця контролюєма ВЕУ має технічні несправності. Ця інформація негайно передається по лінії радіозв'язку на другий мікроконтролер 14 і висвітлюється по системі індикації 15. Алгоритм обчислень: 2 Rn Vв (1) m 5 52030 R - радіус диску 9 для вимірювання швидкості вітру; n - число імпульсів від схеми співпадання; - коефіцієнт m - число лопастів на диску 9; втрат при обертанні диску 9 за рахунок тертя. 3 SW 3 (1 R)3 Vв 1 (2) 2 - густина повітря; S - площина лопасті ВЕУ, W - коефіцієнт підсилення швидкості вітру в конфузорі, R - коефіцієнт втрат швидкості вітру в конфузорі, 1 - коефіцієнт корисної дії ВЕУ. Для генератора змінного струму Pв 2 U1U2 U2 2 2 R0 Для генераторау постійного струму Р1іВЕУ (3а) 2 2 U1 U2 U3 2 (3б) 2R0 Перший мікроконтролер обчислює швидкість вітру відносно формули (1), очікуєма потуж Р2іВЕУ Vв ність Рв на виході і-го ВЕУ вимірюються з напруги 6 U1, U2 , U3 і обчислюється відповідно до формули (За) для змінного струму, або формули (36) для постійного струму. Якщо на виході кожного ВЕУ має місце потужність, яка обчислена відносно до формули (3а) або (3б), то це визначає, що всі ВЕУ справні. Якщо є вітер зі швидкістю Vв , але на виході і-го ВЕУ потужність або зовсім відсутня, або не відповідає очікуємій потужності, яка обчислюється відносна до формули (2), то це визначає несправність відповідного ВЕУ. Вказана інформація передається по радіолінії на другий мікроконтролер і висвітлюється на системі індикації. Джерела інформації: 1. Пристрій вимірювання активного, реактивного, повного опорів, активної, реактивної та повної потужності в електротехнічних системах. Патент України №60856А, (G01R27/02 опубл. Бюл. №10 від 15.10.2003). 2. Пристрій дистанційної діагностики технічного стану складних електричних систем. Патент України 18987, (G01R27/02 опубл. Бюл. від 15.11.2006). 7 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 52030 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601