基于大數(shù)據(jù)的風電設備遠程故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)探究

丁 丁

中國華電集團有限公司甘肅公司檢修維護中心 甘肅 嘉峪關(guān) 735100

1 引言

風電機組一般地處偏遠、環(huán)境惡劣,就成本分析而言,其運行、維護的成本較高,且缺乏大量的專業(yè)技術(shù)人才,故障診斷與檢出率低下,無法保證風電機組的可靠性、穩(wěn)定性。此外,風機一旦出現(xiàn)主系統(tǒng)故障,往往維修周期長、成本高、直接經(jīng)濟損失較大,因此,建立基于大數(shù)據(jù)的風電設備遠程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)是當前的重要課題,大數(shù)據(jù)的應用能夠提升風電機組的監(jiān)控與管理水平,降低運維成本,增加企業(yè)效益。

2 基于大數(shù)據(jù)的風電設備遠程故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

在風電監(jiān)測與診斷領(lǐng)域,我國起步較晚,缺乏監(jiān)測的核心技術(shù)和相應的有效控制措施。另外,對基礎數(shù)據(jù)的收集嚴重缺乏,未能形成豐富的數(shù)據(jù)庫資料。忽視了基礎數(shù)據(jù)的重要性,同類問題的反復出現(xiàn),未能得到有效解決。多信號的綜合診斷未得到重視。近年來,隨著大數(shù)據(jù)服務的建立和發(fā)展,推動了風電設備遠程監(jiān)控與故障診斷的技術(shù)進步。通過對實時在線數(shù)據(jù)的收集比較,借助人工智能與技術(shù)專家的分析,大數(shù)據(jù)功能應用的作用在風電設備中起到越來越重要的作用,已經(jīng)幫助用戶實現(xiàn)了風電設備的運行優(yōu)化,降低了故障率,風機利用小時數(shù)穩(wěn)步上升。

3 基于大數(shù)據(jù)的風電設備遠程故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)關(guān)鍵與難點

大數(shù)據(jù)風電設備遠程故障監(jiān)測的目標：

(1)先進性、成熟性和實用性。采用當今成熟并具有良好發(fā)展前景的新技術(shù),使各子系統(tǒng)在較長的生命周期內(nèi),保持技術(shù)先進和安全穩(wěn)定。設計既能滿足風場的需要,又能適應未來的發(fā)展需求。

(2)可靠性。高效穩(wěn)定的設備在線監(jiān)測及故障預警平臺,能提供全年365天、全天24小時的連續(xù)運行。

(3)可操作性。先進且易于使用的圖形人機界面功能,提供信息共享與交流、信息資源查詢與檢索等有效工具。

(4)高效率性。關(guān)注各子系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)的信息共享,提高系統(tǒng)的整體運行效率。

(5)實時性。系統(tǒng)反應快速,充分滿足風場對實時性的需求。

(6)完整性。設計將通過良好的集成和完善的配置,提供系統(tǒng)整體運作層面的信息和功能的完整性。

(7)安全性。通過在系統(tǒng)部署相關(guān)的安全措施、以有效地確保系統(tǒng)各個層次安全。

風電設備遠程故障監(jiān)測與診斷的大數(shù)據(jù)應用主要有以下幾個關(guān)鍵點與難點：

一是根據(jù)生產(chǎn)實踐,優(yōu)化基于大數(shù)據(jù)分析的置信度逼近理論,使理論與實踐能夠緊密結(jié)合;二是模型建立初期,可能出現(xiàn)由于數(shù)據(jù)量不足引發(fā)的誤報警問題。根據(jù)運行數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化設備動態(tài)模型,使監(jiān)測模型趨于完善;三是基于現(xiàn)有的模式識別技術(shù),探索準確判斷設備當前運行狀態(tài)的方法;四是大數(shù)據(jù)本身具有不精確性,可能存在一些誤報警問題,研究如何有效解決誤報警現(xiàn)象,使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)精確早期預警;五是風場本身具有大量的故障記錄及數(shù)據(jù),分析現(xiàn)有信息,研究如何建立有關(guān)設備的故障知識庫,初步實現(xiàn)故障自診斷功能。

4 基于大數(shù)據(jù)的風電設備遠程故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)研究成果

風機遠程狀態(tài)監(jiān)測與故障預警系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)及時掌握機組運行狀態(tài),對設備性能下降進行預測,在故障發(fā)生之前進行預警,為故障處理爭取時間,從而降低機組事故發(fā)生率,降低維修費用,減少維修時間,提高機組運行效率和可靠性,并為檢修人員提供指導。

(1)提高各風電場風力發(fā)電機組所有監(jiān)測、檢測設施的利用率和利用價值,充分利用大數(shù)據(jù)平臺收集風電群內(nèi)所有風機的大數(shù)據(jù),為統(tǒng)計分析做基礎。

(2)成立風機大數(shù)據(jù)處理中心,配置先進的數(shù)據(jù)處理硬件和軟件設備,從海量數(shù)據(jù)中篩選有價值的數(shù)據(jù),為開展各種類型風機模型研究提供資源。

(3)利用典型風力發(fā)電機組故障數(shù)據(jù),建立故障典型模型,利用計算機超級計算能力,通過與風機實時數(shù)據(jù)的實時對比,預判風力發(fā)電機組故障。

(4)編制相關(guān)監(jiān)測及分析軟件,綜合各項數(shù)據(jù)滾動預測故障未來的發(fā)展趨勢,給出故障的具體處理建議,幫助用戶優(yōu)化風機維護檢修工作。

(5)建立健全風力發(fā)電機組集約型管理模式,降低風機運維成本,提高機組運行可靠性,通過全采樣技術(shù)以彌補傳統(tǒng)風機在線監(jiān)測系統(tǒng)對于完全非穩(wěn)態(tài)設備監(jiān)測的不足。目標確定主要依據(jù)風電行業(yè)的發(fā)展、風電機組的運行環(huán)境、風電機組的運行管理及檢維護費用以及傳統(tǒng)的風電在線監(jiān)測系統(tǒng)的不足等多方面因素綜合考慮。

(6)提高設備監(jiān)測水平和診斷能力,實施優(yōu)化檢修策略,避免設備過修或欠修,降低檢修維護成本,提高管理水平。保證機組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、環(huán)保運行。5結(jié)語

基于大數(shù)據(jù)的風電遠程故障診斷分析平臺,利用系統(tǒng)內(nèi)智能數(shù)據(jù)報警策略準確篩選機組異常,借助于人工智能分析診斷系統(tǒng)和遠程專家的綜合分析評價,滾動預測故障未來的發(fā)展趨勢,幫助用戶優(yōu)化風機維護檢修工作,減少停機損失,降低維護成本,提高風機利用率。基于大數(shù)據(jù)的研究不僅可以服務于風電場遠程故障診斷,未來以先進的技術(shù)手段和完備的產(chǎn)品設施可以為火電等其他發(fā)電集團遠程故障診斷提供良好借鑒,為智能電廠建設開辟了新的路徑。