運(yùn)行數(shù)據(jù)分析在少人值守模式下的研究與實(shí)踐

蔣文強(qiáng)

摘 要：目前，風(fēng)力發(fā)電在新型能源中占比較大，為了提高設(shè)備利用率，降低設(shè)備故障率，減輕現(xiàn)場(chǎng)人員工作量，針對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行大數(shù)據(jù)采集及分析，以實(shí)現(xiàn)缺陷早預(yù)警，故障早處理。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組；數(shù)據(jù)分析；運(yùn)行狀態(tài)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.120

1 建設(shè)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)原由

發(fā)展風(fēng)電是我國(guó)實(shí)施可持續(xù)能源戰(zhàn)略的必然選擇。風(fēng)力發(fā)電具有占地面積廣、場(chǎng)站分散、工作環(huán)境艱苦等特點(diǎn)，這給風(fēng)電機(jī)組管理增加了困難。為了減輕工作量和降低運(yùn)維費(fèi)用，需要建立一個(gè)將不同廠(chǎng)家型號(hào)風(fēng)機(jī)同時(shí)監(jiān)控的平臺(tái)，對(duì)所有風(fēng)機(jī)的重要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，并利用自動(dòng)化程序?qū)L(fēng)機(jī)異常運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)告警信號(hào)、預(yù)警信號(hào)提示運(yùn)行值班人員，同時(shí)對(duì)故障風(fēng)機(jī)進(jìn)行告警追溯，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間分析總結(jié)、積累經(jīng)驗(yàn)，最終查找設(shè)備故障規(guī)律，做到缺陷早預(yù)警，故障早處理。

2 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)采集

截止2016年末在風(fēng)資源較好的赤峰地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)已達(dá)到4336MW，而大唐新能源赤峰公司裝機(jī)1309MW，占比達(dá)到30.2%，赤峰公司共安裝9個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的14種型號(hào)風(fēng)機(jī)1002臺(tái)，每種型號(hào)的風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)經(jīng)過(guò)篩選，通過(guò)OPC或MODBUS程序進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)不同廠(chǎng)家不同型號(hào)風(fēng)機(jī)同平臺(tái)展示，同時(shí)將采集的風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)參數(shù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)，以便歷史數(shù)據(jù)調(diào)取及分析。

3 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)功能及成效

風(fēng)電運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)是一套將多個(gè)不同功能模塊統(tǒng)一集成的系統(tǒng)，包括可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)、變電站的監(jiān)視控制模塊、各風(fēng)場(chǎng)的測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)模塊、風(fēng)電場(chǎng)AGC負(fù)荷控制模塊、風(fēng)機(jī)、變電站告警預(yù)警等基礎(chǔ)模塊等。（1）利用風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，合理安排計(jì)劃?rùn)z修。近幾年利用風(fēng)電場(chǎng)歷史風(fēng)頻數(shù)據(jù)不斷對(duì)風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)模型進(jìn)行修正，有效提高了數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，降低火電備用容量，提高了經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)根據(jù)天氣及功率預(yù)測(cè)情況，合理安排風(fēng)機(jī)定巡檢、集電線(xiàn)路消缺、變電站預(yù)試等工作，在保證人員工作安全的情況下同時(shí)降低設(shè)備檢修損失電量，積極落實(shí)好“搶發(fā)電量”工作。（2）利用AGC系統(tǒng)，及時(shí)進(jìn)行負(fù)荷協(xié)調(diào)工作。AGC系統(tǒng)是有功功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，目前已實(shí)現(xiàn)AGC的風(fēng)電場(chǎng)限值負(fù)荷、實(shí)際負(fù)荷、可發(fā)負(fù)荷的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)均接入系統(tǒng)，并集成在統(tǒng)一界面展示，能夠及時(shí)查看各風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電能力和限電情況，便于第一時(shí)間匯報(bào)負(fù)荷并進(jìn)行協(xié)調(diào)，爭(zhēng)取最大發(fā)電空間。（3）通過(guò)監(jiān)視風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)，查找風(fēng)機(jī)異常運(yùn)行數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中對(duì)不同廠(chǎng)家的不同型號(hào)風(fēng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一采集和命名，同時(shí)將每種型號(hào)的風(fēng)機(jī)重要參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)定值嵌入系統(tǒng)，設(shè)定參數(shù)的預(yù)警值和告警值，出現(xiàn)越限彈出告警窗口及時(shí)提醒。同時(shí)系統(tǒng)可以對(duì)風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行篩選并分別排序，異常運(yùn)行數(shù)據(jù)一目了然，提醒現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行檢查處理，并為日后的分析提供數(shù)據(jù)支撐。（4）通過(guò)調(diào)取歷史風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)異常運(yùn)行數(shù)據(jù)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行分析。生產(chǎn)指標(biāo)離散度分析，查找單臺(tái)風(fēng)機(jī)的某項(xiàng)指標(biāo)與機(jī)群平均值偏差率，對(duì)偏差率較大的風(fēng)機(jī)開(kāi)展專(zhuān)題分析，查找機(jī)組存在的隱性缺陷。設(shè)備異常運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，每周定期調(diào)取各風(fēng)電場(chǎng)所有項(xiàng)目指標(biāo)越限的風(fēng)機(jī)報(bào)告，根據(jù)報(bào)告對(duì)異常風(fēng)機(jī)進(jìn)行十分鐘數(shù)據(jù)調(diào)取，結(jié)合其他參數(shù)分析，在人工復(fù)核無(wú)誤后向責(zé)任風(fēng)電場(chǎng)下達(dá)設(shè)備異常運(yùn)行通知單，由風(fēng)電場(chǎng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行處理后反饋結(jié)果，進(jìn)行閉環(huán)管控。同時(shí)將所有通知單和處理單統(tǒng)計(jì)至系統(tǒng)內(nèi)，并做好故障分類(lèi)，為后續(xù)的分析工作提供數(shù)據(jù)支撐。

4 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析實(shí)例

（1）利用SCADA系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，重要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下： a .發(fā)電機(jī)部位監(jiān)測(cè)：滑環(huán)溫度、發(fā)電機(jī)軸承溫度、發(fā)電機(jī)繞組溫度等；b.齒輪箱部位監(jiān)測(cè)：齒輪箱油溫、齒輪箱軸承溫度、振動(dòng)檢測(cè)等；c.變頻器部位監(jiān)測(cè)：機(jī)側(cè)IGBT溫度、網(wǎng)側(cè)IGBT溫度等；d.其他數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)：環(huán)境溫度、機(jī)艙溫度、輪轂溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、有功功率、無(wú)功功率、電壓、電流等。

（2）舉例分析。a 離散度分析：利用系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)所有風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)取，通過(guò)數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖同風(fēng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)功率曲線(xiàn)作對(duì)比，發(fā)現(xiàn)2臺(tái)風(fēng)機(jī)實(shí)際功率曲線(xiàn)較標(biāo)準(zhǔn)功率曲線(xiàn)的偏差較大，校核數(shù)據(jù)無(wú)誤后通知風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行分析說(shuō)明。b 異常運(yùn)行數(shù)據(jù)分析：利用系統(tǒng)調(diào)取風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)一周運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)告，發(fā)現(xiàn)某號(hào)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)軸承溫度越限38次（限值為90℃），最高達(dá)到96℃；調(diào)取該風(fēng)機(jī)十分鐘數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示5月9日至10日，風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)軸承溫度頻繁越限，溫度超90℃達(dá)6.3小時(shí)，停機(jī)前功率在1500-1800千瓦。人工復(fù)核無(wú)誤后向責(zé)任風(fēng)電場(chǎng)下達(dá)設(shè)備異常運(yùn)行通知單，風(fēng)電場(chǎng)登機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部通風(fēng)電機(jī)M513電機(jī)損壞，更換M513電機(jī)，向前后軸承注入油脂，清理甩油盤(pán)內(nèi)廢油脂，發(fā)電機(jī)軸承溫度未出現(xiàn)異常，然后反饋設(shè)備異常處理單，形成閉環(huán)管控。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)利用運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組各項(xiàng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及分析，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常風(fēng)機(jī)，有效減少風(fēng)電機(jī)組嚴(yán)重故障的發(fā)生頻率，提高了設(shè)備運(yùn)行可靠性。我們將進(jìn)一步做好運(yùn)行數(shù)據(jù)總結(jié)分析工作，為各風(fēng)電場(chǎng)做好設(shè)備隱患陷處理工作引導(dǎo)方向，也為風(fēng)電行業(yè)內(nèi)共性問(wèn)題的研究奠定基礎(chǔ)。