智能化風電場運行維護研究

吳 巍

（華能新能源股份有限公司蒙東分公司，內蒙古 通遼 028000）

0 引 言

目前，隨著世界各國對環境污染的重視不斷加強，清潔能源需求更加強烈，因此清潔能源發展不斷加快。風力發電作為清潔能源最主要的組成部分，應用前景廣闊。國內風力發電機組的單機容量已從最初的幾十千瓦發展為今天的兆瓦級，風電場也由初期的數百千瓦裝機容量發展為數十萬千瓦裝機容量的大型風電場。隨著風電場裝機容量的逐漸增大和風電在電力網架中的比例不斷升高，風電場的智能運行維護逐步成為一個新的課題。

隨著人工智能、圖像識別等技術的飛速發展，加強其在風電產業的應用，構建設備狀態全景化、數據分析智能化、設備管理精益化風電場變得不再遙不可及，最終實現風電場集中監控、無人值班、少人值守、區域檢修的智慧風場建設，達到企業精準、精細、經濟化的管理要求，從而提高企業的核心競爭力。

1 當前風電場運行維護方式

1.1 風電場運行維護的主要內容

風電場的運維主要包括風力發電機組、升壓站變電、配電設備和輸電線路等設備的巡檢與維護工作。

1.1.1 風力發電機組

通過中控室的監控系統監視風力發電機組的各項參數變化及運行狀態。當發現異常變化趨勢時，通過監控程序的單機監控模式連續監視該機組的運行狀態、采集數據的變化情況，并根據實際情況采取相應的處理措施，預防設備損毀、風機停運等事故的發生。

定期到每臺風機的現場將風機停止運行，不僅要通過目視觀察等直觀方法對風力發電機組外觀進行巡檢，還要耗費大量時間登上風機機艙對其內部設備運行狀況進行巡檢。若發現故障隱患，及時報告處理，查明原因，排除隱患，避免事故發生，減少經濟損失。

1.1.2 升壓站變電及配電設備

運行人員除通過中控室監控系統對升壓站設備的運行狀態、運行數據、事件信息監控以外，還要定期巡檢升壓站變電及配電設備，記錄設備運行狀態，根據運行記錄制定相關的維護工作計劃檢修維護設備。

1.1.3 集電線路

風電場地理位置偏僻、地形復雜、氣象條件惡劣、交通不便，一般采用人員登高或借助望遠鏡進行巡檢，檢查線路上設備是否存在缺陷。同時，由于風電場的線路較桿塔位置分布較分散，設備負荷變化較大，無規律，且設備高負荷運行時氣象條件往往比較惡劣，輸送可靠性存在隱患。這時需要巡檢人員加大巡視檢查的力度，確保集電線路的安全穩定運行。以上情況使得集電線路的運維工作難度大，耗時長，安全風險高。

1.2 小 結

綜上所述，傳統的風電場運維方式主要依托人員巡檢和后臺監控系統監測的方式實現。這種運維方式過度依賴大量的專業人員，不但人員成本高，安全風險高，而且受各種條件限制存在巡檢盲區，導致部分缺陷無法及時發現和消除，降低設備運行可靠性而存在安全隱患，嚴重時甚至引發運行事故，導致整個風電場退出運行，最終對電網整體架構的安全穩定運行造成嚴重影響。當前，運維方式存在智能化程度低、運維成本高、安全隱患大等弊端。因此，現代風電場的運維方式需要進行深入改革，朝著更智能、更高效、更可靠、更安全的方面發展。

2 智能化風電場運行維護的目的

依托人工智能、光纖傳感、大數據、定位導航等技術，實現集中監控、無人值班、少人值守、區域檢修的智慧風電場，開創設備安全可靠、人員安全風險低、節本增效、管理精益高效新格局，提高企業的核心競爭力。

3 智能化風電場運行維護原則

（1）強化標準引領作用，建立裝備技術規范、裝備管理規范的標準體系，解決規模發展和深度應用難題，提升運檢管理質效。

（2）以強化設備本質安全為核心，立足設備管理需求實際，推進設備狀態深度感知，強化風險防控，提升設備安全的可控、能控、在控水平。

4 智能化風電場運行維護措施

（1）深度融合人工智能、光纖傳感、大數據等技術，實現多源數據融合、邊緣智能管控，構建智慧風機、智慧升壓站和智慧輸電線路，提升設備運行的安全管控能力。

（2）加快人工智能、圖像識別、紅外測溫、定位導航等技術，在輸電線路、風機內設備和升壓站設備巡檢工作中的應用，實現智能識別、自動記錄、自主導航、遠程遙控、風險預警等功能，全面覆蓋風電場設備，提升巡檢效率，降低巡檢成本。

（3）通過光纖傳感技術增加風機監測手段，實現風機全方位、立體化實時監測，彌補風機監測手段不足，提高風機運行安全可靠性。

（4）利用圖像識別和紅外測溫，實現缺陷檢查、人員行為識別、車輛行為識別、表計讀數和壓板位置狀態識別、安全區域在線分析、關鍵設備溫度監測等功能，增強設備的監測能力，增強人員作業進度及作業安全管理[1]。

（5）構建升壓站、輸電線路精細化三維模型，便于檢修人員開展檢修模擬和遠程查勘工作，提高檢修人員的業務水平，提升檢修效率。

（6）基于無人機、智能識別終端等物聯感知裝備的現場應用，實現設備狀態的全方位感知，實現缺陷、故障的快速定位和及時處理。

（7）建立大數據分析模型，根據設備在線監測數據及缺陷、故障、隱患等歷史數據，自動制定檢修計劃和檢修類型。通過移動終端實現檢修任務、檢修流程的自動下發以及工作票、操作票移動填報和審批，實現智能高效的管理模式。

（8）結合設備運行信息、地理信息等建立大數據分析模型，實現設備異常精準定位、智能預警，提高維修人員的作業效率，降低設備故障的發生概率。

（9）結合氣象、災害監測數據以及拓撲結構、地形地貌，實現山火、覆冰、雷電等自然災害風險預警和影響范圍的智能分析，提前做好防控措施，減少自然災害損失。

（10）構建試驗檢測數據自動分析服務，快速給出試驗檢測結果并反饋至現場人員，自動生成試驗報告，提高試驗效率，減少設備的停運時間。

（11）構建儀器儀表校驗管理服務，全面管控儀器儀表準確性、校驗及時性，強化設備狀態動態化評估，提升設備試驗和檢修的科學性和有效性。

（12）建立運檢績效評價指標體系，持續提升設備缺陷、試驗、故障等數據質量，提升指標數據統計的準確性，為設備狀態綜合評估提供有力的數據支撐。

（13）建立安全風險評估量化模型，為技改大修項目儲備提供有效依據。

（14）開展全過程技術監督管控，探索技術監督大數據分析，提升技術監督工作標準化、規范化和精益化水平。

5 智能化風電場運行維護研究效果總結

智能化風電場不僅實現了設備實時監控、設備廣泛互聯、狀態深度感知、數據融合貫通、資源開放共享、管理精益高效，而且延長了設備巡視周期，減少了巡檢人員，提升了巡檢技術水平，減輕了巡檢作業勞動強度，提高了巡檢效率，降低了風電場運維成本和巡視人員的安全風險。

智能化風電場運維系統在實際巡檢工作過程中的優勢，如表1 所示。

表1 智能化風電場運維系統在實際巡檢工作過程中的優勢

風電場智能運維系統的實施有助于延長設備的人工巡視周期，實現設備狀態實時監控的目的，減少運行人員和巡檢人員數量，有效節約運維成本，同時減少風機停機時間，提高設備運行效率，提升風電場運維管理水平。

6 結 論

通過研究智能化風電場運行維護系統研究，有助于開創設備安全可靠、管理精益高效的風電場運行維護方式的新格局，有利于實現集中監控、無人值班、少人值守、區域檢修的智慧風電場，提高企業的核心競爭力，也必將成為風力發電事業高質量快速發展的助推器。