2020年3月Journal of Green Science and Technology第6期基于风力发电机桨叶避雷线断线检测系统研究 王金明，马高晨
(内蒙古科技大学，内蒙古包头014000)
钢筋混凝土过梁
摘要：指出了当风电机桨叶在正常工作运行中，遭受到极端天气如冰雹、雷击等.会使桨叶中的机械系统或
者电气系统造成损害.严重的时候还会引起叶片爆炸、起火等事故，同时导致较长时间的停工，损失大量的
发电量。故风电机桨叶中避雷线的检测很重要。为此.提出了一种风力发电机桨叶避雷线断线测试系统，
该系统主要根据行波法原理.结合信号发生器，高频电流传感器等部分将测得的信号数据进行处理，最后 判断断线的具体位置。实验结果表明：与传统的欧姆法测断线相比，系统采用改进的测量断线测试装置轻
质小巧，无需人工提升装置，同时可以精确判断断线位置，准确度在0.5 m以内…具有明显技术优势。
蛇油精关键词：风电机组；行波法；信号发生器；高频电流传感器
中图分类号：T M614 文献标识码：A文章编号：1674-9944(2020)06-0233-02
1引言
当风电机组的桨叶在正常工作运行中，容易遭受到 极端天气的影响，使风电机的桨叶中机械系统或电气系 统遭到损害，严重时还会引发叶片的爆炸、起火等大型 事故:1]。所以风电机桨叶避雷线的检测显得尤为重要。目前，传统测量避雷线断线的方法主要是欧姆定律检测 法。完好的避雷线在外加电压作用下表现出极低的电阻值而彻底断裂的导线在外加电源作用下电阻则表现为无穷大。基于此，原理进行的避雷线测试必须将所测 量的避雷线形成完整的闭合回路进行测试。但这样需 要将叶尖处的接闪器进行连接，目前的检测方法都需要 吊车或自爬机器人的辅助。这样的方法效率非常低下，测试一台风机的专业辅助器械会产生巨大的人工及机械使用费用。
本文根据以上提出的问题设计了一种风力发电机桨叶避雷线断线检测系统，该系统主要由信号发生器、高频电流传感器、高速信号采集卡构成。通过信号发生 器给出脉冲信号经过高频电流传感器，根据行波法原理 将测得的回波信号输人到高速信号采集卡中.通过软件 检测人射波和反射波之间的时间差及电磁脉冲波在避雷线中的传播速度，依据S=V X T，确定人射脉冲信号 在避雷线中传播的距离，再根据已知叶片长度和测试到 避雷线的长度0.5 S进行对比判断，避雷线是否断线。
2避雷线断线检测系统基本原理
2.1行波检测法
行波法的基本原理就是当故障发生时，故障点产生 的行波接近光速向线路两端传播.通过记录行波到达两 端变电站的精确时间，计算故障点的位置（图1):2]。
给出一个行波信号，当反射波到达故障点时，由于 该点为金属性短路，发生全反射，这时反射系数为一 1，人射波全部被反射，并改变了极性，返回检测端M，在t2时刻到达因此，测出的时间将决定定位的准确性。这就要求采样的频率高。
图1行波检测原理示意
Rogowski线圈是一种空心环形线圈。
由安培环路定律得：
ggg15
§H •d l=I(t)(1) B—fiH,e{t)=di>/dt,0=NlB• d S,e(r)=M •山7ck，当其截面为矩形时，互感系数JW和自感系数L分 别为：
M-=fJ t0N h\n(b/a')/2K(2) L=^N2h\n(b/a)/2n(3)
式（1〜3)中H为线圈内部的磁场强度，B为线圈 内部的磁感应强度.//。为真空磁导率，JV为线圈匝数^ G)为线圈两端的感应电压，a,6分别为线圈横截面的内 外径为截面高度。由此可见，线圈一定时，M为定 值，线圈的输出电压与d;/d?成正比。
2.3新型高频传感器
在Rogowski线圈传感器的基础上对传感器线圈的 结构进行改变，该系统中使用的传感器磁芯为铁氧体材 料，将缠绕的铜线改成三层铜片叠加的结构[6]。
将传统传感器线圈改为使用铁氧体磁芯，铜带缠绕 的传感器。铜带增加层数是使线圈增大电容，形成慢波 传感器。慢波传感器有利于高速信号的采集。故该新 型高速传感器可以精确定位避雷线断线的具体位置。
2.4风机桨叶避雷线断线检测系统基本流程
利用脉冲信号发生器产生高频脉冲波，将脉冲人射 波传导到叶片根部避雷线中，高频脉冲沿避雷线向叶尖
收稿日期：
2020-03-10
作者简介：王金明（1980—)，男，
氯化钠是一种重要的化工原料博士，
讲师，智能识别技术
研究方向为光电检测系统与信息处理。
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>废旧电池的回收与利用
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