【正文】 .. 19 幅度相位譜的程序設(shè)計 .......................................................................... 19 表格顯示程序框圖 ................................................................................. 20 程序的測試與發(fā) 布 ........................................................................................ 20 監(jiān)測系統(tǒng)功能 ................................................................................................ 21 五、主要元器件和程序結(jié)構(gòu)的介紹 .......................................................................... 23 條件結(jié)構(gòu) ....................................................................................................... 23 數(shù)據(jù)采集卡 ................................................................................................... 23 設(shè)計總結(jié) ...................................................................................................................... 25 致謝 .............................................................................................................................. 26 參考文獻 ...................................................................................................................... 27 基于 Labview 的風力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 1 摘 要 風力發(fā)電作為一種清潔能源，近年來得到了世界 各國大力研究和開發(fā)。大型風力發(fā)電機組因地處寬闊邊遠地域，如近海和戈壁灘、草原等三北地區(qū)，其分布面積廣，且數(shù)量多，遠離監(jiān)控中心。受其惡劣的自然環(huán)境，以及復(fù)雜的發(fā)電機組和電力電子裝置等因素影響，風力發(fā)電機設(shè)備很容易遭破壞，影響生產(chǎn)。要使風電場與其它發(fā)電廠相比更加具有競爭力，必須提高其可靠性、高效率及發(fā)電機組的壽命。因此，對于風力發(fā)電場要求有可靠的遠程監(jiān)測和無人值守運行控制系統(tǒng)。 數(shù)據(jù) 監(jiān)測作為風電機組設(shè)備正常運行，優(yōu)化機組設(shè)備使用，以及機組設(shè)備的故障診斷的必要手段，研究開發(fā)完善優(yōu)化的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)有著十分重要的意義。 數(shù)據(jù) 監(jiān)測技術(shù)的目的就要是尋找一些應(yīng)用于大型風力發(fā)電機組的故障分析和預(yù)測方法，通過自動在線監(jiān)測技術(shù)實現(xiàn)機組實時狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷分析，以及利用在線監(jiān)測技術(shù)預(yù)測機組狀態(tài)的發(fā)展并及時提供維護信息，減少安全隱患。在線監(jiān)測及趨勢分析技術(shù)可以隨時反映機組的運行狀態(tài)和故障程度，而且可以預(yù)示今后可能發(fā)生的故障，進而優(yōu)化風力發(fā)電機組的運行和使用。 采 用美國國家儀器公司 NI（ National Instruments Corporation）虛擬儀器技術(shù)和 作為軟件平臺，嘗試開發(fā)大型風力發(fā)電 機組旋轉(zhuǎn)機械 數(shù)據(jù) 監(jiān)測系統(tǒng)，并根據(jù)風力發(fā)電機組和風電場遠程監(jiān)控的特征，對監(jiān)測系統(tǒng)的通信方式進行分析比較后，選擇通信方案。監(jiān)測系統(tǒng)的目的是對采集的振動信號通過曲線擬合、統(tǒng)計分析、頻率響應(yīng)等步驟進行定量分析，將數(shù)據(jù)以圖和表的形式顯示出來，并儲存所有數(shù)據(jù)。經(jīng)過對模擬輸入振動信號的分析處理進行仿真，驗證了該風力發(fā)電機組旋轉(zhuǎn)機械振動監(jiān)測軟件平臺的可操作性，具有進一步開發(fā)和完善其現(xiàn)場應(yīng)用的價值。 關(guān)健詞 大型風力發(fā)電機組，無線局域網(wǎng)， 數(shù)據(jù) 監(jiān)測，虛擬儀器， LabVIEW 基于 Labview 的風力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 2 設(shè)計任務(wù)描述 設(shè)計題目 基于 Labview 的風力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計要求 設(shè)計目的： 基于 LabVIEW 軟件設(shè)計了集用戶登錄 、 信號采集及頻譜分析等功能為一體的風力發(fā)電機組在線監(jiān)控系統(tǒng) 基本要求 1）用戶登錄界面。普通用戶可以通過輸入用戶名和密碼登錄系統(tǒng)。 2）通道配置界面。在這里可以根據(jù)實際需要，對通道口的選擇、濾波器開關(guān)的選擇、通道報警值、采樣最大最小值、輸入方式配置、采樣頻率及采樣模式等進行設(shè)置。 3）實時數(shù)據(jù)顯示功能。對風電機組的相關(guān)數(shù)據(jù)進行實時顯示，采用多種顯示方法，例如波形圖，表格等方式 ； 4）數(shù)據(jù)存儲功能，將顯示的數(shù)據(jù)進行存儲，并可以調(diào)用存儲的數(shù)據(jù)進行顯示；最好將采集的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，該系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫功能。 5）報警記錄界面。通道的報警歷史記錄，便于普通用戶和管理員及時對風力發(fā)電機組維護和管理。 發(fā)揮部分 自由發(fā)揮 基于 Labview 的風力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 3 一、 概論 風能 太陽輻射造成地球表面受熱不均，引起大氣層中壓力分布不均，在不均壓力的作用下，空氣沿水平方向運動就形成了風。風能本質(zhì)上是太陽能的轉(zhuǎn)化形式，因此可以說風能是一種取之不盡的可再生能源。 近幾年來，傳統(tǒng)能源石油的價格持續(xù)攀升，在 2021 年第二季度每桶石油還是 23 美元，而到了 2021 年 7 月間，紐約和倫敦兩地商品交易所的油價雙雙突破每桶 147 美元，創(chuàng)歷史新高紀錄。并且據(jù)著名金融機構(gòu)高盛的預(yù)計，每桶石油價格將突破 200 美元。盡管價格已是高昂，但世界各國對石油需求仍是有增無減，世界范圍的石油供給處于相當緊張的局面。 2021 年由美國引發(fā)的全球的金融危機，造成了全球經(jīng)濟的全面下滑，世界上大部分國家，特別是西方工業(yè)大國的生產(chǎn)和消費能力降低。表面上似乎各國對能源的需求也同時降低了 ，但人們在這場金融危機的背景下，也逾發(fā)體會到，對傳統(tǒng)能源的依賴，勢必造成對本國的基礎(chǔ)行業(yè)和制造業(yè)的發(fā)展受能源輸出國的牽制，這種不穩(wěn)定的發(fā)展就會進而影響到消費品行業(yè)、服務(wù)業(yè)和金融業(yè)，因此對新能源的需求已經(jīng)具有十分重要現(xiàn)實的經(jīng)濟利益。 此外，為了減輕世界環(huán)境污染，減少溫室氣體排放，也使世界各國加快了尋找開發(fā)替代高污染排放的石油、煤炭等價廉的清潔新能源。 2021 年美國新當選總統(tǒng)巴拉克奧巴馬（ Barack Obama）在上任之前就鄭重宣布美國政府要在 10 年內(nèi)投資 1500 億美元用來投資可再生能源的研究 ，以減少傳統(tǒng)能源所產(chǎn)生的溫室氣體排放。 作為可再生能源的風能以其蘊量巨大、可以再生、分布廣泛、無污染等優(yōu)點受到世界各國的相關(guān)決策部門的重視， 發(fā)展迅速。 風力發(fā)電的發(fā)展狀況 世界風電發(fā)展狀況 美國的 Charles F. Brush（ 18491929）在 18871888 年冬安裝了一臺被現(xiàn)代人認為世界上最早的風力發(fā)電設(shè)備。其葉輪直徑 17 米，由 144 個雪松木制成葉片，該風機轉(zhuǎn)速低效率不高，功率僅為 12kW。 1891 年丹麥人建造了世界首個風電場，早期的風電渦輪機是通 過改裝推進器來進行直接發(fā)電。到 1910 年時，已有好幾百臺風力發(fā)電機組在丹麥運行，同年美國和荷蘭等國家也已經(jīng)有風力發(fā)電機組在運行。風力發(fā)電的應(yīng)有最早是在偏遠地區(qū)，在此后一段時間內(nèi)，由于風力發(fā)電設(shè)備機械事故頻發(fā)且發(fā)電成本較高，而石油價格卻在下降，能源供應(yīng)充沛，因而風力發(fā)電并沒有得到足夠的重視，幾乎沒有得到什么發(fā)展。直到上世紀五十年代以后，人們開始對環(huán)境和自然資源的重視， 特別是 1973 年世界石油危機的爆發(fā)， 風力發(fā)電得到了人們足夠的重視，在技術(shù)上得到了日新月異的發(fā)展，風力發(fā)電逐步從科研走向產(chǎn)品，從實驗室走向 實用。 歐洲的風力發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用起步早，丹麥和德國已是當今世界風力發(fā)電機設(shè)備的主要供應(yīng)國。目前風力發(fā)電機組的發(fā)展主要有兩 基于 Labview 的風力發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 4 個明顯的趨勢：一是單機容量定型化，兆瓦級的風力發(fā)電機產(chǎn)品已普遍應(yīng)用；二是風力發(fā)電機組運行規(guī)?；⒋笮惋L電場，以降低風力發(fā)電的成本。當今世界風力發(fā)電市場發(fā)展迅速，據(jù)丹麥 BTM 咨詢公司的統(tǒng)計， 2021 年全球風力發(fā)電市場新增裝機容量創(chuàng)新高， 新增 1,980 萬 kW， 累計總?cè)萘窟_到了 9,400 萬 kW， 較 2021 年的 7,431 萬 kW 的總?cè)萘吭鲩L了 %。 2021 年至 2021 年全球風力發(fā)電的新增裝機容量年復(fù)和增長率為 24%。與 2021 年相比，德國、美國和西班牙保持了前 3 位，中國則從第 6 名升至第 5 名。 中國風電發(fā)展狀況 研究資料表明，我國風能資源豐富，陸上可開發(fā)利用的風能資源達 億 kW，近海的風能資源是陸地的 3 倍，可開發(fā)利用的風能資源達 億 kW，共計約 10 億 kW。我國風能資源主要分布在東南和遼東半島的沿海及其島嶼，內(nèi)蒙古北部，甘肅，新疆北部地區(qū)，以及松花江下游地區(qū)。 我國的風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)起步較晚，大 致開始于上世紀 6070 年代。上世紀 80 年代初開始，原國家科委和國家計委將新能源利用列入國家科技攻關(guān)計劃，其中包括風力發(fā)電科技攻關(guān)項目。從 1986 年山東榮城建立了我國第一個風電場并且并網(wǎng)以來，我國的風電產(chǎn)業(yè)才真正的開始。至 2021 年底，我國已在 16 個省、直轄市、自治區(qū)建有 91 個風電場。 2021 年 1 月我國的《中華人民共和國可再生能源法》正式開始實施，風力發(fā)電的發(fā)展受到了鼓勵和支持。此外，國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布的《可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》提出，到 2021 年我國可再生能源中 的風電總裝機容量達到 1000 萬 kW。實際發(fā)展很快，截止 2021 年年底，裝機容量已達到 605 萬 kW，到 2021 年底裝機估計就要達到 1000 萬 kW。 虛擬儀器與 LabVIEW 介紹 虛擬儀器的概念 虛擬儀器 VI（ Visual Instrument）通常是指具有虛擬面板的個人計算機儀器，最早是由美國國家儀器公司 NI（ National Instruments Corporation）在 20 世紀 80 年代提出的。它是以計算機軟、硬件技術(shù)為核心，依賴于自 動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、現(xiàn)代信號處理技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)值分析技術(shù)的一項現(xiàn)代綜合測試技術(shù)。 20 世紀 70 年代， 計算機開始處理傳統(tǒng)儀器測試數(shù)據(jù)， GPIB 技術(shù)開始發(fā)展， 促進了 標準的誕生。 20 世紀 80 年代隨著計算機技術(shù)的進一步發(fā)展，計算機主板上有了多個擴展槽，并出現(xiàn)了插在計算機里的數(shù)據(jù)采集卡，這樣的系統(tǒng)可以采集數(shù)據(jù)，并通過計算機軟件直接分析處理，這就是虛擬儀器系統(tǒng)的雛形。 20 世紀 90 年代，計算機總線速度進一步提高， PCI 總線的數(shù)據(jù)傳輸速率達到了 132Mbps， 1996 年底， NI 公司在 PCI 總線的基礎(chǔ)上提出了第一代 PXI（ PCI eXtensions for Instrumentation）系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范。 虛擬儀器通常由計算機、測量電路模塊、應(yīng)用軟件組成。計算機可以是流行的 PC 臺