風(fēng)力發(fā)電設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)管理

么 亮

（中核匯能有限公司，北京 100070）

0 引言

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的可靠性數(shù)據(jù)管理包括風(fēng)電機組的可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計管理和風(fēng)電場的可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計管理兩部分。

風(fēng)電機組的可靠性數(shù)據(jù)范圍以風(fēng)電機組出口主開關(guān)為界，包括塔筒、葉輪、傳動變速系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、變流/變頻系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)。

風(fēng)電場的可靠性數(shù)據(jù)范圍包括風(fēng)電場內(nèi)的所有發(fā)電設(shè)備，除風(fēng)電機組外，還包括箱變、集電線路、升壓站主變等，及其相應(yīng)的附屬、輔助設(shè)備、公用系統(tǒng)和設(shè)施。風(fēng)電場基本架構(gòu)見圖1。

圖1 風(fēng)電場基本架構(gòu)

1 風(fēng)電可靠性數(shù)據(jù)范圍

1.1 機組SCADA 數(shù)據(jù)（采樣間隔為1 s，最大不超過10 min）

1.1.1 運行數(shù)據(jù)

全量模擬量數(shù)據(jù)。包括但不限于：實時風(fēng)速、風(fēng)向、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率、電壓、電流、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、風(fēng)向機艙夾角、偏航角度、環(huán)境溫度、塔底溫度、機艙溫度、塔底控制柜溫度、機艙控制柜溫度、主軸承溫度、發(fā)電機數(shù)據(jù)、齒輪箱數(shù)據(jù)、主控柜數(shù)據(jù)、變頻器數(shù)據(jù)、變槳系統(tǒng)數(shù)據(jù)、液壓系統(tǒng)數(shù)據(jù)、機械剎車狀態(tài)、結(jié)冰監(jiān)測數(shù)據(jù)、風(fēng)機狀態(tài)數(shù)據(jù)等。

1.1.2 故障記錄

風(fēng)機故障信息。包括但不限于：故障發(fā)生時間、代碼、分類等，故障時間包括起始時間和結(jié)束時間。

1.2 風(fēng)電場運行檢修記錄

（1）運行、檢修、維護、備件使用記錄（電子版）。

（2）調(diào)度限負荷運行情況記錄（與機組SCADA 運行數(shù)據(jù)周期相同）。

（3）生產(chǎn)運行報表（日報、周報、月報）。

1.3 風(fēng)資源數(shù)據(jù)

測風(fēng)塔數(shù)據(jù)（包括但不限于機組輪轂及其他層高度風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、氣壓、濕度）。

1.4 設(shè)備專項檢測報告

針對大部件或重大問題的專項檢測和事故分析報告。

2 風(fēng)電可靠性數(shù)據(jù)管理常見問題

2.1 系統(tǒng)問題

（1）系統(tǒng)功能升級。增加SCADA 故障數(shù)據(jù)收集功能，升級后進行備份。

（2）系統(tǒng)故障、老舊。數(shù)據(jù)缺失，需盡快進行修復(fù)。

（3）系統(tǒng)功能設(shè)置限制。只能存儲1～2 個月數(shù)據(jù)，不及時存儲導(dǎo)致部分數(shù)據(jù)丟失。

（4）數(shù)據(jù)存儲時間間隔長、可調(diào)取時間短。及時進行備份。

2.2 數(shù)據(jù)管理

（1）所有報表上報前需要有審核流程，確保報送給公司的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、完整、可用。

（2）在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有異常后，要在報表中扼要說明數(shù)據(jù)丟失原因、丟失時段。月報中的SCADA 數(shù)據(jù)直接影響風(fēng)電場當(dāng)月風(fēng)機可利用率。

（3）系統(tǒng)進行升級、系統(tǒng)故障等情況發(fā)生時，首先要確認實時數(shù)據(jù)是否可以完整、有效存儲，若出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失情況，要及時向相關(guān)負責(zé)人報備。

3 風(fēng)電可靠性數(shù)據(jù)管理具體要求

3.1 部門管理職責(zé)

（1）遠程監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。

（2）專人負責(zé)風(fēng)機實時數(shù)據(jù)的管理，對各風(fēng)場數(shù)據(jù)按月進行備份，按年歸檔；按照數(shù)據(jù)管理要求對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行核查并及時反饋問題。

（3）遵循數(shù)據(jù)管理原則，同時保障數(shù)據(jù)安全。

3.2 風(fēng)電場管理職責(zé)

（1）SCADA 系統(tǒng)管理。

（2）風(fēng)電場數(shù)據(jù)的備份及管理，數(shù)據(jù)管理人員需至少以月為周期將每臺風(fēng)機的實時數(shù)據(jù)定期備份到移動硬盤（雙備份），并按年進行歸檔，數(shù)據(jù)格式為Excel 文件或數(shù)據(jù)庫文件。

（3）對于風(fēng)機實時數(shù)據(jù)備份技術(shù)上難以實現(xiàn)的，需將相關(guān)情況以報告的方式備案說明。

（4）實時數(shù)據(jù)為公司重要資產(chǎn)，未經(jīng)公司主管領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)，任何人不得提供給公司以外的人員或組織，否則將承擔(dān)相應(yīng)的行政或法律責(zé)任。

4 風(fēng)電機組的運行狀態(tài)劃分

風(fēng)電機組的運行狀態(tài)劃分見表1。計劃性檢修內(nèi)容見表2。

表1 風(fēng)電機組運行狀態(tài)劃分

表2 計劃性檢修內(nèi)容

5 風(fēng)電機組故障狀態(tài)劃分

5.1 故障分類

根據(jù)單次風(fēng)機故障停機的小時數(shù)，風(fēng)機故障停機分為Ⅰ類故障停機、Ⅱ類故障停機和Ⅲ類故障停機3 個類別。

（1）Ⅰ類故障停機：為故障觸發(fā)后24 h 內(nèi)恢復(fù)運行的風(fēng)機故障停機。

（2）Ⅱ類故障停機：為故障觸發(fā)后超過24 h 并在168 h 內(nèi)恢復(fù)運行的風(fēng)機故障停機。

（3）Ⅲ類故障停機：為故障觸發(fā)后超過168 h 后恢復(fù)運行的風(fēng)機故障停機。

5.2 故障類型

根據(jù)故障停機發(fā)生的部位或系統(tǒng)，風(fēng)機故障類型分為葉片故障、輪轂故障、主機架故障、主軸故障、齒輪箱故障、發(fā)電機故障、變槳故障、偏航故障、液壓故障、剎車故障、安全鏈故障、振動故障、測風(fēng)故障、UPS 故障、控制故障、變流/變頻故障、通信故障、散熱故障以及其他等19 類。

6 風(fēng)電可靠性數(shù)據(jù)指標(biāo)

風(fēng)電設(shè)備可利用率：在統(tǒng)計周期應(yīng)發(fā)總時數(shù)內(nèi)，除去風(fēng)力發(fā)電機組因維修或故障未工作的停機小時數(shù)后余下的時數(shù)與統(tǒng)計周期內(nèi)應(yīng)發(fā)總時數(shù)的比值，用百分比表示，用以反映風(fēng)電機組運行的可靠性。計算公式：

式中，應(yīng)發(fā)小時數(shù)=統(tǒng)計周期日歷小時數(shù)－除風(fēng)機因維修或故障以外原因的停機小時數(shù)（如定期維護、電網(wǎng)故障、氣候條件或不可抗力導(dǎo)致的停機時間）。

7 結(jié)語

通過對設(shè)備的可靠性指標(biāo)的分析和評價，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)和安全隱患，對設(shè)備的運行方式、檢修、技術(shù)改造等工作提出指導(dǎo)性意見，超前控制事故的發(fā)生，提高設(shè)備的可靠性水平。風(fēng)電設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)作為一項重要生產(chǎn)要素，不僅可以反映風(fēng)電場生產(chǎn)運維狀態(tài)，還可以通過分析成為風(fēng)電場設(shè)備管理及運行檢修工作質(zhì)量的直接判斷依據(jù)，并最終影響各風(fēng)場發(fā)電效益。風(fēng)電設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)管理的目的，是為了開展風(fēng)機發(fā)電性能評估、可靠性分析、重大事故預(yù)警、預(yù)防性檢修等工作。