WiMAX在风力发电故障诊断系统中的应用研究

论文摘要

风力发电机组作为风电场的主要设备,由于环境及电子装置等因素的影响很容易损坏和发生故障,因此需要风力发电故障诊断系统对风力发电机组的运行状态进行实时监测,指导风力发电机组的维修和维护,从而可以在不停机的情况下保障风力发电机组的正常工作。风力发电机组与监控端之间需要传输风电机组的实时运行状态数据, WiMAX由于具有传输速率高、传输距离远、抗干扰能力强,支持完善的QoS(服务质量)机制的优点,同时其MAC层具有的安全子层支持安全管理,所以在风力发电故障诊断系统中应用有明显的技术优势,为数据实时安全准确的传输提供了保障。本文首先以风力发电及风力发电故障故障诊断的发展现状为研究背景,分析探讨了现在风电系统中常用的通信方式,从而为风力发电故障诊断系统中通信方式的选用做了铺垫;然后简要介绍了风力发电故障诊断系统组成及主要功能和WiMAX技术,通过研究WiMAX在风力发电故障诊断系统中应用的技术优势,完成了WiMAX网络规划设计,从而设计了WiMAX在风力发电故障诊断系统中的组网;其次由于通信方式的抗干扰能力对风力发电故障诊断系统的正常运行起决定作用,所以是研究WiMAX应用的主要内容。通过介绍WiMAX系统中存在的干扰(包括电磁干扰和码间干扰),对WiMAX网络的抗干扰性能进行了分析。最后使用OPNET14.5网络仿真软件对WiMAX抗干扰能力进行网络性能仿真,仿真结果表明,WiMAX技术在风力发电故障诊断系统中具有很好的抗干扰能力,可以应用在该系统中并可以保证系统中数据稳定的传输。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 风力发电现状
• 1.1.2 风力发电故障诊断研究现状
• 1.1.3 研究意义
• 1.2 风电系统中常用的通信技术
• 1.2.1 电力线载波通信
• 1.2.2 光纤通信
• 1.2.3 微波通信
• 1.2.4 卫星通信
• 1.2.5 移动通信
• 1.2.6 WiMAX
• 1.3 主要研究内容及章节安排
• 1.4 本章小结
• 第2章 风力发电故障诊断系统
• 2.1 风力发电机组的基本构成
• 2.1.1 风力发电的工作过程
• 2.1.2 风力发电机组的结构组成
• 2.2 风力发电机组的典型故障
• 2.2.1 风轮故障
• 2.2.2 齿轮箱故障
• 2.2.3 偏航故障
• 2.2.4 机舱、塔架故障
• 2.2.5 控制系统故障
• 2.2.6 发电机故障
• 2.3 风力发电故障诊断系统结构与功能
• 2.3.1 系统硬件组成及其功能
• 2.3.2 软件功能实现
• 2.4 本章小结
• 第 3 章 WiMAX 技术
• 3.1 IEEE802.16 标准体系
• 3.2 WiMAX关键技术
• 3.2.1 正交频分复用OFDM
• 3.2.2 正交频分多址OFDMA
• 3.2.3 混合自动重传HARQ
• 3.2.4 自动调制编码AMC
• 3.2.5 多天线技术
• 3.3 WiMAX协议模型
• 3.3.1 物理层
• 3.3.2 MAC层
• 3.4 WiMAX网络架构
• 3.5 WiMAX组网方式
• 3.6 小结
• 第4章 WiMAX技术在风力发电故障诊断系统中的组网设计
• 4.1 WiMAX在风力发电故障诊断中应用的优势
• 4.1.1 风力发电故障诊断系统对通信方式的要求
• 4.1.2 WiMAX技术优势
• 4.2 WiMAX在风力发电故障诊断系统中的网络规划设计
• 4.2.1 频率规划
• 4.2.2 扇区、天线配置
• 4.2.3 传输模型选取和校正
• 4.3 风力发电故障诊断系统中的WiMAX网络
• 4.3.1 网络实体
• 4.3.2 网路接口
• 4.3.3 网路总体架构设计
• 4.4 小结
• 第5章 WiMAX在风力发电故障诊断系统中抗干扰性能研究
• 5.1 风力发电故障诊断系统中存在的干扰
• 5.1.1 风力发电故障诊断系统中电磁干扰来源
• 5.1.2 WiMAX技术在风力发电故障诊断系统中应用时电磁干扰的形式
• 5.2 WiMAX的抗干扰性能
• 5.3 OPNET网络仿真软件
• 5.3.1 OPNET简介
• 5.3.2 OPNET Modeler无线建模
• 5.3.3 WiMAX节点模型介绍
• 5.4 风力发电故障诊断系统中WiMAX链路干扰性能仿真研究
• 5.4.1 风力发电故障诊断系统网络干扰场景设计
• 5.4.2 风力发电故障诊断系统网络干扰网络仿真模型
• 5.4.3 仿真参数
• 5.4.4 仿真结果与分析
• 5.5 小结
• 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录