CN112598209A - 一种风电机组发电机散热系统评估及预警方法 - Google Patents
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Abstract
一种风电机组发电机散热系统评估及预警方法，包括以下步骤：选择一台发电机A作为参考发电机，确定参数基准；确定标准工况即有效数据范围，使发电机散热系统处于反复启停状态；计算参考发电机A、待评估发电机B标准工况下的散热系统启停周期参数；待评估发电机B与参考风机A散热系统启停周期对比，得到发电机B的散热系统性能状况，待评估发电机B与自身历史数据对比，得到发电机B的散热系统性能变化趋势。本发明克服了现有技术的不足，通过收集并处理SCADA数据，可自动化计算发电机散热系统启停参数，从而得出某一时间段发电机散热系统的性能或者变化趋势，从而对发电机散热系统进行预警。
Description
技术领域
本发明涉及风电散热性能评估技术领域，具体涉及一种风电机组发电机散热系统评估及预警方法。
背景技术
发电机是风电机组的重要零部件，发电机系统的优劣直接影响到发电机的发热量，进而影响风电机组的发电效率。由于没有完善的方法对在役的发电机散热系统进行有效的监测及评价，导致不能及时了解发电机散热系统的健康状况，对发电机散热系统的维护、保养、维修以及预防性更换造成一定困扰。
发电机在工作过程中绕组中会产生大量的热量，这些热量需要依靠发电机散热系统排到机舱外部，如果散热系统性能下降或者损坏，将导致发电机内部热量无法导出，从而导致发电机温升过高，从而引发风机停机故障，造成电量损失，同时高温运行对发电机本体也会造成伤害。因此利用一定的方法有效评估发电机散热系统性能，及时发现散热系统的缺陷，从而进行维修、保养或者预防性更换，对于减少发电机故障以及发电量的提升都有较为重要的意义。
通常通过经验观察散热系统外观或统计发电机平均温度、最高温度等方法来判断发电机的散热性能，准确度不高、效率较低，不利于长时间监测，也不利于风场展开下一步工作。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种风电机组发电机散热系统评估及预警方法，克服了现有技术的不足，通过收集并处理SCADA数据，可自动化计算发电机散热系统启停参数，从而得出某一时间段发电机散热系统的性能或者变化趋势，从而对发电机散热系统进行预警。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种风电机组发电机散热系统评估及预警方法，包括以下步骤：
步骤1：选择一台发电机A作为参考发电机，确定参数基准；
步骤2：确定标准工况即有效数据范围，使发电机散热系统处于反复启停状态；
步骤3：计算参考发电机A、待评估发电机B标准工况下的散热系统启停周期参数；
步骤4：待评估发电机B与参考风机A散热系统启停周期对比，得到发电机B的散热系统性能状况，待评估发电机B与自身历史数据对比，得到发电机B的散热系统性能变化趋势。
优选地，所述步骤2中的有效数据范围包括有功功率范围、舱内温度范围、发电机运行温度范围。
优选地，所述步骤3计算参考发电机A、待评估发电机B标准工况下的散热系统启停周期参数；具体包括以下步骤：
步骤31：从数据库中导入发电机在T时间段内的历史SCADA数据，并选取SCADA数据中与发电机温度及散热系统相关的数据；
步骤32：对SCADA数据中不正常数据进行剔除，然后统一对数据进行格式转换；
步骤33：按照标准工况对所选数据进行筛选，得到发电机在标准工况下的运行数据；
步骤34：遍历所有数据，判断散热系统是否启动；
步骤35：散热系统启动后，记录启动时间点及相关参数；
步骤36：当绕组温度小于温度下限时，记录此时的时间点以及相关参数；
步骤37：判断遍历是否结束，若未结束，则返回到步骤34，若遍历完成，则输出并保存发电机的启停周期参数及发电机的状态参数。
优选地，所述步骤35及步骤36中的相关参数包括发电机绕组温度，舱内温度，环境温度、风速和有功功率。
本发明提供了一种风电机组发电机散热系统评估及预警方法。具备以下有益效果：可以快速评估在役发电机的散热性能优劣，避免了通过经验或者现场检查的方式进行散热系统性能判断，同时可以通过连续观察一台发电机散热系统启停周期参数判断其散热性能的变化趋势，或者用于判断散热系统技改或维修后的效果验证，通过采集SCADA数据、清洗数据、自动识别散热系统启停时刻、自动化计算发电机散热系统启停参数，从而判断散热系统性能优劣，得到预警信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1 本发明的方法流程图；
图2 本发明中步骤3的数据处理流程图；
图3本发明故障维修前待评估发电机B与参考风机A启停周期对比图；
图4 本发明故障维修后待评估发电机B与参考风机A启停周期对比图；
图5 为传统阈值法进行预警图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-2所示，一种风电机组发电机散热系统评估及预警方法，包括以下步骤：
步骤1：选择一台发电机A作为参考发电机，确定参数基准；
在本实施例中，发电机A为新发电机，发电机A运行状况良好且无发电机相关故障时，发电机A为实验模型或理论模型；
步骤2：确定标准工况即有效数据范围，使发电机散热系统处于反复启停状态；
在本实施例中，有效数据范围包括有功功率范围、舱内温度范围、发电机运行温度范围。
步骤3：计算参考发电机A、待评估发电机B标准工况下的散热系统启停周期参数；其包括发电机温度上升阶段（从设定下限上升到设定上限）时长t1、发电机温度下降阶段（从设定上限下降到设定下限）时长t2；
步骤4：待评估发电机B与参考风机A散热系统启停周期对比，得到发电机B的散热系统性能状况，待评估发电机B与自身历史数据对比，得到发电机B的散热系统性能变化趋势。
如图2所示，所述步骤3计算参考发电机A、待评估发电机B标准工况下的散热系统启停周期参数；具体包括以下步骤：
步骤31：数据处理前需要收集足够的发电机运行数据，从数据库中导入发电机在T时间段内的历史SCADA数据，并选取SCADA数据中与发电机温度及散热系统相关的数据；在本步骤中，T至少为30天，且数据时间间隔为1分钟或者30秒；
步骤32：对SCADA数据中不正常数据进行剔除，然后统一对数据进行格式转换；在本步骤中，不正常的数据包括空值、乱码、异常值、重复行等数据，转换后的格式为UTF-8；
步骤33：按照标准工况（有功功率范围、舱内温度范围、发电机运行温度范围）对所选数据进行筛选，得到发电机在标准工况下的运行数据；
步骤34：遍历所有数据，判断散热系统是否启动；
步骤35：散热系统启动后，记录启动时间点及发电机绕组温度，舱内温度，环境温度、风速，有功功率等相关参数；
步骤36：当绕组温度小于温度下限时，记录此时的时间点以及发电机绕组温度，舱内温度，环境温度、风速，有功功率等相关参数；
步骤37：判断遍历是否结束，若未结束，则返回到步骤34，若遍历完成，则输出并保存发电机的启停周期参数及发电机的状态参数。
通过上述方法可以快速评估在役发电机的散热性能优劣，避免了通过经验或者现场检查的方式进行散热系统性能判断，同时可以通过连续观察一台发电机散热系统启停周期参数判断其散热性能的变化趋势，或者用于判断判断散热系统技改或维修后的效果验证；
通过自动化程序，可以自动采集SCADA数据、清洗数据、自动识别散热系统启停时刻、自动化计算发电机散热系统启停参数，从而判断散热系统性能优劣，得到预警信息。
如图3-4所示，在程序实际运行过程，发现某待评估风机B发电机在标准工况下，散热风扇启停周期下降段为15min，与参考风机A标准工况下散热风扇启停周期下降段8min相差将近一倍，发出预警信息；该发电机散热系统存在较严重问题。
经实际登机检查，发现待评估发电机B散热系统进风量及电机功率与铭牌标称较远，更换散热系统电机后，待评估风机B发电机在标准工况下，散热风扇启停周期下降段为8min，与参考风机持平。
而现有技术中，如采用传统的阈值法进行预警，如图5所示，即便达到阈值，发出高温预警，也难以明显判断出是散热系统存在问题，需要结合人员经验进行判断。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种风电机组发电机散热系统评估及预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：选择一台发电机A作为参考发电机，确定参数基准；
步骤2：确定标准工况即有效数据范围，使发电机散热系统处于反复启停状态；
步骤3：计算参考发电机A、待评估发电机B标准工况下的散热系统启停周期参数；
步骤4：待评估发电机B与参考风机A散热系统启停周期对比，得到发电机B的散热系统性能状况，待评估发电机B与自身历史数据对比，得到发电机B的散热系统性能变化趋势。
2.根据权利要求1所述的一种风电机组发电机散热系统评估及预警方法，其特征在于：所述步骤2中的有效数据范围包括有功功率范围、舱内温度范围、发电机运行温度范围。
3.根据权利要求1所述的一种风电机组发电机散热系统评估及预警方法，其特征在于：所述步骤3计算参考发电机A、待评估发电机B标准工况下的散热系统启停周期参数；具体包括以下步骤：
步骤31：从数据库中导入发电机在T时间段内的历史SCADA数据，并选取SCADA数据中与发电机温度及散热系统相关的数据；
步骤32：对SCADA数据中不正常数据进行剔除，然后统一对数据进行格式转换；
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步骤37：判断遍历是否结束，若未结束，则返回到步骤34，若遍历完成，则输出并保存发电机的启停周期参数及发电机的状态参数。
4.根据权利要求3所述的一种风电机组发电机散热系统评估及预警方法，其特征在于：所述步骤35及步骤36中的相关参数包括发电机绕组温度，舱内温度，环境温度、风速和有功功率。
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