基于大數據的風電設備遠程故障監測與診斷系統探究

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 735100

1 引言

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

2 基于大數據的風電設備遠程故障監測與診斷系統研究現狀

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

3 基于大數據的風電設備遠程故障監測與診斷系統關鍵與難點

大數據風電設備遠程故障監測的目標：

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

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

(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。關注各子系統及相關系統的信息共享,提高系統的整體運行效率。

(5)實時性。系統反應快速,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。通過在系統部署相關的安全措施、以有效地確保系統各個層次安全。

風電設備遠程故障監測與診斷的大數據應用主要有以下幾個關鍵點與難點：

一是根據生產實踐,優化基于大數據分析的置信度逼近理論,使理論與實踐能夠緊密結合;二是模型建立初期,可能出現由于數據量不足引發的誤報警問題。根據運行數據不斷優化設備動態模型,使監測模型趨于完善;三是基于現有的模式識別技術,探索準確判斷設備當前運行狀態的方法;四是大數據本身具有不精確性,可能存在一些誤報警問題,研究如何有效解決誤報警現象,使系統能夠實現精確早期預警;五是風場本身具有大量的故障記錄及數據,分析現有信息,研究如何建立有關設備的故障知識庫,初步實現故障自診斷功能。

4 基于大數據的風電設備遠程故障監測與診斷系統研究成果

風機遠程狀態監測與故障預警系統能夠實現及時掌握機組運行狀態,對設備性能下降進行預測,在故障發生之前進行預警,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電機組所有監測、檢測設施的利用率和利用價值,充分利用大數據平臺收集風電群內所有風機的大數據,為統計分析做基礎。

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

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

(4)編制相關監測及分析軟件,綜合各項數據滾動預測故障未來的發展趨勢,給出故障的具體處理建議,幫助用戶優化風機維護檢修工作。

(5)建立健全風力發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,通過全采樣技術以彌補傳統風機在線監測系統對于完全非穩態設備監測的不足。目標確定主要依據風電行業的發展、風電機組的運行環境、風電機組的運行管理及檢維護費用以及傳統的風電在線監測系統的不足等多方面因素綜合考慮。

(6)提高設備監測水平和診斷能力,實施優化檢修策略,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、穩定、經濟、環保運行。5結語

基于大數據的風電遠程故障診斷分析平臺,利用系統內智能數據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和遠程專家的綜合分析評價,滾動預測故障未來的發展趨勢,幫助用戶優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。基于大數據的研究不僅可以服務于風電場遠程故障診斷,未來以先進的技術手段和完備的產品設施可以為火電等其他發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。