區(qū)域風(fēng)電診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施

張中杰

摘要：隨著風(fēng)電場(chǎng)的不斷增加，各種運(yùn)維問題凸顯，通過信息化手段建立風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)來解決以上問題。本文主要介紹了建設(shè)風(fēng)電診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、基本架構(gòu)及基本功能。

關(guān)鍵詞：診斷；風(fēng)電；設(shè)計(jì)；實(shí)施

引言

在國家大力發(fā)展風(fēng)電的政策驅(qū)動(dòng)下，近年來國內(nèi)整個(gè)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)高速發(fā)展，然而由于風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)的研究起步晚、整機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)依賴國外，快速發(fā)展也帶來了很多問題，目前的風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀為：

（1）項(xiàng)目規(guī)模小、布局分散。與傳統(tǒng)的火電、水電項(xiàng)目相比，風(fēng)電項(xiàng)目發(fā)電規(guī)模較小，布置面域廣，如單個(gè)5萬kW項(xiàng)目，33臺(tái)機(jī)組分散布置約5平方公里面積，給風(fēng)電場(chǎng)和設(shè)備的管理帶來不便。

（2）機(jī)組廠商和機(jī)型多，技術(shù)多樣。目前我單位風(fēng)電裝機(jī)345臺(tái)，包含7家機(jī)組品牌，各家又擁有多種型號(hào)機(jī)組，大多從國外引進(jìn)技術(shù)或許可證生產(chǎn)，風(fēng)機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造以及集成技術(shù)各異，設(shè)備統(tǒng)一管理麻煩。

（3）設(shè)備故障頻繁，維護(hù)工作量大。風(fēng)機(jī)質(zhì)保期一般在3～5年，但從近幾年的運(yùn)行維護(hù)情況來看，機(jī)組故障率普遍較高，出質(zhì)保后的機(jī)組設(shè)備運(yùn)維壓力更大。

（4）風(fēng)電機(jī)組檢修作業(yè)多在70m高度以上，工作環(huán)境惡劣，大風(fēng)、寒冷、結(jié)冰等氣候因素都對(duì)設(shè)備檢修維護(hù)工作帶來難度，也增加了生產(chǎn)安全管理的壓力。

各種運(yùn)維問題制約了風(fēng)電的盈利能力，同時(shí)增加了設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)，通過廣泛的調(diào)研，目前國內(nèi)外先進(jìn)的機(jī)組制造廠家（金風(fēng)、遠(yuǎn)景、GE、維斯塔斯等）與風(fēng)電運(yùn)營商（國電龍?jiān)础⑷龒{集團(tuán)、華能集團(tuán)等）都在布局實(shí)施遠(yuǎn)程診斷技術(shù)，通過信息化手段建立風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)來解決以上問題。

一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原則

（一）系統(tǒng)安全原則。

診斷平臺(tái)系統(tǒng)，需要嚴(yán)格遵守《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》，而且必須符合《電力行業(yè)信息系統(tǒng)安全等級(jí)保護(hù)基本要求》三級(jí)系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)在建設(shè)時(shí)，需要使用網(wǎng)絡(luò)正向隔離裝置等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，提高系統(tǒng)及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全，加強(qiáng)信息系統(tǒng)安全管理體系。另外需要提高內(nèi)部使用人員對(duì)信息系統(tǒng)的安全意識(shí)，保證診斷系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）設(shè)計(jì)原則。

1）建立穩(wěn)定安全可靠系統(tǒng)。

建立系統(tǒng)時(shí)需要考慮到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并保證系統(tǒng)符合相關(guān)安全規(guī)定，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定安全可靠。

2）實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)集中診斷。

系統(tǒng)應(yīng)方便工作人員進(jìn)行操作，能夠集中對(duì)各個(gè)風(fēng)場(chǎng)甚至每臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行診斷分析。

3）具有可擴(kuò)展及相對(duì)靈活性。

能夠支持系統(tǒng)后續(xù)的無痕升級(jí)，能夠?yàn)槠渌南到y(tǒng)預(yù)留接口。

二、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

風(fēng)電區(qū)域診斷系統(tǒng)是需要通過網(wǎng)絡(luò)與各場(chǎng)站中的風(fēng)機(jī)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行交互，由于大多數(shù)風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)之間距離過遠(yuǎn)，因此，需要專線，才能實(shí)現(xiàn)診斷系統(tǒng)與各場(chǎng)站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。

風(fēng)電診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2.1所示，整體部署根據(jù)電力安全要求將主要應(yīng)用部署在三區(qū)，為管理者使用。

圖2.1 風(fēng)電診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

三、系統(tǒng)總體功能

（一）數(shù)據(jù)采集及處理。

數(shù)據(jù)采集軟件能夠從風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、電能量、振動(dòng)系統(tǒng)、風(fēng)功率系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集方式遵守各個(gè)系統(tǒng)的通訊協(xié)議，通過在數(shù)據(jù)采集服務(wù)器部署相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集軟件，將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器后上送區(qū)域診斷系統(tǒng)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)行編碼，采取一定算法對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

（二）診斷系統(tǒng)。

1.風(fēng)機(jī)監(jiān)控。

風(fēng)機(jī)監(jiān)控顯示風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀況一覽圖，包含區(qū)域內(nèi)各個(gè)風(fēng)場(chǎng)的總體一覽圖、單臺(tái)風(fēng)機(jī)圖，不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)控到各個(gè)風(fēng)機(jī)的各個(gè)參數(shù)及狀態(tài)。

2.電量監(jiān)視。

電量監(jiān)視能夠顯示電量的相應(yīng)參數(shù)及狀態(tài)，方便操作人員分析電量?jī)?nèi)容。

3.風(fēng)功率監(jiān)視。

能夠方便相關(guān)人員及時(shí)對(duì)風(fēng)功率趨勢(shì)作出判斷。

4.診斷系統(tǒng)。

對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警和未來預(yù)警，顯示各種報(bào)警相關(guān)信息，值班人員可以根據(jù)報(bào)警信息實(shí)時(shí)了解各個(gè)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，根據(jù)報(bào)警信息做出相應(yīng)操作，根據(jù)預(yù)警信息判斷風(fēng)機(jī)未來狀態(tài)，方便人員及時(shí)掌握。

5.歷史查詢。

查詢風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、故障信息等參數(shù)歷史數(shù)據(jù)。

6.統(tǒng)計(jì)分析。

包含風(fēng)機(jī)故障、風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間、發(fā)電量等統(tǒng)計(jì)分析功能，為用戶安排檢修相關(guān)操作提供科學(xué)依據(jù)。

四、結(jié)語

隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，診斷系統(tǒng)的不斷實(shí)施與應(yīng)用。診斷系統(tǒng)會(huì)越發(fā)成熟，在符合各項(xiàng)相關(guān)規(guī)定下，將不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)整合在一起，不僅能夠方便用戶掌握系統(tǒng)，而且為運(yùn)維人員、技術(shù)人員提供分析判斷依據(jù)，更方便后期有針對(duì)性的維護(hù)，提高設(shè)備健康水平，同時(shí)能夠降低風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行成本，提高風(fēng)場(chǎng)收益，促進(jìn)企業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁小川，袁志，孔德同，等.一種集團(tuán)級(jí)風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷平臺(tái)：，CN104503399A[P].2015.

[2]馬成龍，段斌，龍辛.基于服務(wù)導(dǎo)向網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的風(fēng)電場(chǎng)故障診斷職稱平臺(tái)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011， 35（04）： 77-79.

[3]司文建，王武.風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷平臺(tái)開發(fā)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2013（9）：234-236.

[4]王天福.基于數(shù)據(jù)挖掘的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在線故障診斷平臺(tái)[J].科技與創(chuàng)新，2016（10）：114-114.

[5]郭梅.風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究[D].浙江大學(xué)，2017.

[6]曹婷，鄭源.風(fēng)力機(jī)故障診斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)確定方法[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2014，32（3）：247-251.