CN103161681A - 一种基于多级诊断的风力发电机组维护系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多级诊断的风力发电机组维护系统。该系统采用多级故障诊断机制，考虑不同层面共性因素对风机运行的影响，将维护系统分为布置在风电机组内部的风电机组级维护系统、布置在风电场中控室的风电场级维护系统、布置在风场集群控制中心的片区级维护系统和布置在设备制造商维护中心的厂家级维护系统。通过将不同级别范围内的共性影响因素纳入维护系统的特征库，逐级更新维护特征库的方法，实现运行状况分析、故障辨识，分级给出运行记录和维护操作票。

Description

一种基于多级诊断的风力发电机组维护系统

技术领域

本发明涉及一种指导风力发电机组维护工作的智能信息系统，尤其涉及一种维护系统的体系结构。

背景技术

风力发电机组是一种包含材料、电气、机械、控制、通信等多学科，技术含量高的复杂系统。风力发电机组内部包括高低压电气器件、高低速旋转机械器件、智能控制器件、紧固件、结构件、电线电缆、通信线缆等部件，运行内部工况复杂。同时，风力发电机组架设在高海拔、低温、大风沙、高盐雾、冰冻、强磁场等恶劣的环境中运行，外部环境对风力发电机组的运行工况有严重影响。风力发电机组的运行复杂性对风电机组的维护提出了充分性要求。

同时，作为一种并入国家电网的大型发电设备，风力发电机组的稳定性直接影响到国家电网的稳定性和国家基础设施的安全可靠。这对风力发电机组的运行维护提出了必要性要求。

目前，已有的设备故障检测与诊断设备，多是从设备自身的运行数据，包括声音、振动、电流、电压等信号判断设备的运行状态和故障。其局限性在于只能考虑单台设备本身的现有数据，且必须通过专家的经验或专家系统的分析给出结论。这种方法没有考虑风力发电机组所在内、外部环境的共性因素对风力发电机组的影响，也不利于快速分析，给出维护建议。

从风机实际维护的需求出发，给出实际的操作票，能够规范维护操作，降低人为因素对风机维护的不利影响。同时，考虑不同级别的维护操作对象和侧重点不同，分级的操作票可以针对各级维护人员给出维护指导。

发明内容

本发明的目的是：提出一种针对风力发电机组的多级诊断维护系统。该系统分级的将风力发电机组的内部结构共性因素(如器件批次、结构共性、产品生命周期等)和外部环境共性因素(如所在电网运行环境、所在区域气象、气候共性条件等)纳入维护系统，诊断运行状况、辨识故障点，并分级输出诊断报告、故障分析和维护建议。该系统充分利用共性条件带来的相关性，通过数据的不断积累，系统不断学习，提高诊断系统的准确性。

本发明是这样实现的：一种基于分级诊断的风力发电机组维护系统，该系统具有四级的体系架构，具体结构和功能如下：

(1)风电机组级维护系统，布置在风力发电机组内部。主要针对单台风机的运行记录，从故障代码、故障历史、维护历史等信息给出单台风机运行状态诊断信息，生成单台风力发电机组的运行记录和单台风机维护操作票。

(2)风电场级维护系统，布置在风电场中控室。针对风场的运行周期、即时和历史气象、电网环境、风场地理位置、接入点环境相关的共性信息，结合单台风机诊断信息，更新风机可靠性模型数据库，维护风场可靠性模型库，同时上传风场内风机运行状态记录至片区级维护系统。针对风场管理，生成风场运行状况报告、单台风机诊断报告、单台风机故障分析、风场维护操作票等文件。

(3)片区级维护系统，布置在风机集群监控中心。针对大区的气候状况，整体电网环境等风电场集群或片区相关的共性信息，更新片区级可靠性数据库，同时维护片区级模块辖区内风场的可靠性模型数据库，向厂家级维护系统上传片区内风机运行状态，生成片区运行报告、片区维护操作票。

(4)厂家级维护系统，布置在风机生产厂家。针对系列化机型的结构、器件性能的相近性，统计汇集的历史数据，更新机型可靠性数据库，并向下维护各级可靠性数据库，同时给出整体机型运行报告、维护报告。

附图说明

图1：基于多级诊断的风电机组维护系统的结构图

1.风电机组级维护系统，2.风电场级维护系统，3.片区级维护系统，4.厂家级维护系统，5.布置在电场其他机组的维护系统，6.布置在其他风电场的风电场级维护系统，7.布置在其他片区的片区级维护系统

图2：多级诊断维护系统的外部信息接口图

1.风电机组级维护系统，2.风电场级维护系统，3.片区级维护系统，4.厂家级维护系统

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明所述维护系统分为四级，如图1所示。各级维护系统的布置方式为：

1.风电机组级维护系统布置在风电机组塔筒内部，其载体可以为风电机组主控可编程逻辑控制器，也可以为专用工控机。

2.风电场级维护系统布置在风电场主控室，其载体可以为SCADA系统服务器，也可以为工控机。2.风电场级维护系统与1.风电机组级维护以及5.布置在电场其他机组的维护系统通过风电场内通信网络连接。

3.片区级维护系统可以布置在片区维护中心，也可以布置在厂家维护中心，其逻辑上划归为片区级别。3.片区级维护系统与所辖片区内2.风电场级维护系统及6.布置在其他风电场的风电场级维护系统通过广域网连接，

4.厂家级维护系统布置在风电机组生产厂商维护中心，4.厂家级维护系统与所有3.片区级维护系统及7.布置在其他片区的片区级维护系统通过广域网连接，通信数据采取纵向加密措施。

通过如此布置方式，可实现生产厂家对其所属全部风电机组分级别互联，能在充分采纳运行风机各类共性影响因素的前提下实现有效诊断维护。

本发明所述各级维护系统向各级维护人员输出本级运行报告和维护操作票，供各级维护人员评估风机运行状态，制定维护计划，安排维护操作，按操作票维护风机。

各级维护系统的信息接口如图2所示：

1.风电机组级维护系统主要接收风电机组主控系统上传的风电机组运行日志、故障记录和维护记录。1.风电机组级维护系统通过分析运行数据，辨识故障，载入维护记录等综合手段提取特征值与自身所包含的针对本台风机的可靠性模型数据库比对，生成针对1.风电机组级维护系统所在风电机组的单台风机故障报告和单台风机维护操作票。单台风机故障报告主要记述本台风机发生的故障类型、故障名称、故障时间、故障可能的原因、本机同一故障发生的统计次数、历次故障时间、工况分布等；以及同一故障在同一风电场、同一片区和同一机型发生的地区分布、时间分布、工况分布、统计次数、统计间隔时间、平均概率、平均维护修复时间等。单台风机维护操作票主要记述修复故障或日常维护所需材料、工序步骤、注意事项等。同时，1.风电机组级维护系统还向上级风电场维护系统上传风机运行日志，为上级维护系统提供统计运行数据。

2.风电场级维护系统主要接收来自风电场内各风机的运行日志、风电场气象历史记录、实时数据和预报数据、电网接入三相电流、三相电压、电网频率、电能质量等数据，结合电网调度指令，生成风电场运行日志和风电场级维护操作票。风电场级维护操作票主要安排风电场内风机维护的优先级、以天计时间尺度的维护计划、备料准备、工序、注意事项等。2.风电场级维护系统同时向所属3.片区级维护系统发送运行日志，根据全风电场的统计数据更新维护下级1.风电机组级维护系统的可靠性模型数据库。

3.片区级维护系统主要接收所属各2.风电场级维护系统发送过来的运行日志，同时接收所在片区的气象历史记录、气象预报、电网运行信息。统计生成片区运行报告，片区故障分析报告和片区维护操作票。片区维护操作票主要安排以周为时间尺度的维护计划。3.片区级维护系统将运行日志发送给4.厂家级维护系统。根据根据全片区的统计数据更新维护下级2.风电场级维护系统的可靠性模型数据库。

4.厂家级维护系统分机型接收所有片区的运行日志，接受生产商更新的机型可靠性模型和机型维护数据库，生成机型总体运行报告、机型故障分析报告和机型维护操作票。机型维护操作票主要安排以月为时间尺度的维护计划。同时，4.厂家级维护系统更新维护下级3.片区级维护系统的可靠性模型数据库。

Claims (2)

1.一种基于分级诊断的风力发电机组维护系统，其特征在于：该系统分为布置在风电机组内部的风电机组级维护系统、布置在风电场中控室的风电场级维护系统、布置在风场集群控制中心的片区级维护系统和布置在设备制造商维护中心的厂家级维护系统。

2.根据权利要求1所述的基于分级诊断的风力发电机组维护系统，其特征在于：各级维护系统给出本级维护操作票，指导单台风力发电机组、风场、风场集群、整体机型的检查、故障处理和日常维护工作。

Images