基于大數(shù)據(jù)和集中監(jiān)控技術(shù)下的風機狀態(tài)分析與檢修

張強

摘? 要：集中監(jiān)控技術(shù)是實現(xiàn)風電企業(yè)“無人值班、少人值守、區(qū)域運維合一”的唯一途徑。在大數(shù)據(jù)時代，具有大數(shù)據(jù)分析能力的集控中心更是電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。從實時監(jiān)視、報警中心、經(jīng)濟運行、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計報表等6個功能需求模塊說明了集中監(jiān)控平臺的優(yōu)勢所在，并依據(jù)大數(shù)據(jù)Volume（大量）、Variety（多樣）、Velocity（高速）、Value（價值）的4 V特性，完成對風電企業(yè)風機狀態(tài)的分析及檢修作業(yè)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：集中監(jiān)控;大數(shù)據(jù);狀態(tài)分析;風機檢修

中圖分類號：TP315? ? ? 文獻標志碼：A

由于風電企業(yè)下屬風電場多處于偏遠山區(qū)，工作環(huán)境極其惡劣，長時間在此辦公生活不利于隊伍的穩(wěn)定運行，加之風電場風機設(shè)備和電氣設(shè)備所涉及系統(tǒng)和專業(yè)各異，風電開發(fā)技術(shù)性要求高，但人才綜合利用能力不到位，無法滿足所有風電場的運維一體化管理。所以，集中監(jiān)控平臺是實現(xiàn)區(qū)域化統(tǒng)一管理的唯一手段。而具有大數(shù)據(jù)分析能力的集中監(jiān)控平臺更是風電機組穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的一大保障手段。

1 大數(shù)據(jù)和電力大數(shù)據(jù)概念

由百度百科給出的大數(shù)據(jù)（big data）定義，是指無法在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。依據(jù)2013年中國電機工程學(xué)會電力信息化專業(yè)委員會發(fā)布的《中國電力大數(shù)據(jù)發(fā)展白皮書》，其闡述了電力大數(shù)據(jù)的2個內(nèi)涵，即“重塑電力核心價值”和“轉(zhuǎn)變電力發(fā)展方式”。表明了電力大數(shù)據(jù)的意義與使命，即電力大數(shù)據(jù)應(yīng)助力于“提高產(chǎn)品質(zhì)量”和“提升生產(chǎn)效率”。

2 集中監(jiān)控平臺軟件體系模式

集中監(jiān)控平臺系統(tǒng)軟件應(yīng)采用分層的設(shè)計理念，從下到上依次為底層平臺服務(wù)層、統(tǒng)一服務(wù)層、業(yè)務(wù)平臺支撐層，業(yè)務(wù)應(yīng)用層（如圖1所示）。底層平臺服務(wù)層采用了大量中間件技術(shù)，有效地屏蔽了操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和硬件平臺的差異。統(tǒng)一服務(wù)層提供了系統(tǒng)各種核心處理服務(wù)模塊，包括前置采集、實時服務(wù)、歷史存盤服務(wù)、事項報警服務(wù)和指標分析服務(wù)等。業(yè)務(wù)平臺支撐層在統(tǒng)一服務(wù)層提供的核心服務(wù)基礎(chǔ)上，針對特定業(yè)務(wù)構(gòu)建的基礎(chǔ)平臺，包括對模型和圖形的支撐等。業(yè)務(wù)應(yīng)用層針對具體的需求，對各種平臺數(shù)據(jù)、模型和展示手段等進行有效拼接，形成面向用戶的具體業(yè)務(wù)應(yīng)用。

3 集中監(jiān)控平臺功能

集中監(jiān)控平臺應(yīng)具有實時監(jiān)視、報警中心、經(jīng)濟運行、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計報表等功能模塊，以便做到實時監(jiān)控、異常數(shù)據(jù)分析、設(shè)備經(jīng)濟運行和數(shù)據(jù)統(tǒng)一報送等功能。實時監(jiān)視：對風電企業(yè)下屬風電場的風機和升壓站設(shè)備運行情況進行監(jiān)視，展示公司整體及單一風電場的當前的風速、功率、電量、空氣密度、升壓站設(shè)備等基本運行信息以及“待風、發(fā)電、停機、維護、受累”等狀態(tài)風機的歸類化管理和升壓站遙測，遙信及保護信息的實時監(jiān)視。報警中心：顯示實時及歷史告警事項，包括電氣類、風機類、通信類以及平臺軟硬件類等，可對實時告警事項進行告警確認，已確認的事項通過變顏色區(qū)分。經(jīng)濟運行：通過生產(chǎn)指標和電量管理模塊，以公司、風電場、項目分期、機型和單機等級別進行風機運行參數(shù)和電量參數(shù)進行統(tǒng)計展示。設(shè)備管理：通過檢修工單、重點管控、可靠性管理、狀態(tài)查詢等模塊，對臨停、定檢、長停和大部件更換等風機進行重點監(jiān)視，借助檢修工單的模式確保故障的及時運維及兩票管理的有效落實。數(shù)據(jù)分析：可從多個方面對風機運行參數(shù)進行分析，從而指導(dǎo)風電場檢修計劃的預(yù)制定，包括故障分析、離散分析、性能分析、資源分析、趨勢分析等多個大數(shù)據(jù)分析模塊。統(tǒng)計報表：按照固定或特色報表模板，通過軟件系統(tǒng)自動取數(shù)運算，有效降低了運行人員的報表損耗時間，確保了出口數(shù)據(jù)計算方法的統(tǒng)一的管控。

4 大數(shù)據(jù)分析模塊

大數(shù)據(jù)是時代發(fā)展的必然趨勢，也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定程度的必然表現(xiàn)。具有大數(shù)據(jù)分析模塊的集中監(jiān)控平臺，才是完整意義上的集控中心，才能真正借助對故障風機的大數(shù)據(jù)分析手段，指導(dǎo)風電場檢修人員有針對性地開展檢修工作，并依據(jù)越限告警提前做出風機的風險預(yù)警。

4.1 故障分析

通過分析風電場整體或單機日月年時間段內(nèi)故障代碼、次數(shù)、時長等故障情況，并按故障碼及故障部件對故障點進行分類匯總?？捎行Х治龀鲲L機頻發(fā)故障及檢修部位，為后期風機針對此頻發(fā)故障的預(yù)前維護打下基礎(chǔ)。

4.2 離散分析

通過對風機功率和各項溫度參數(shù)進行離散情況分析，離散率越小，代表風機性能越穩(wěn)定。可輔助找出離散率較大的風機進行重點監(jiān)控，將相關(guān)缺陷隱患排除在故障發(fā)生前。

4.3 性能分析

通過對風機的功率一致性情況和風能利用情況進行分析，查看風機每月不限電時段的實際功率曲線以及和標準功率曲線的對比情況，用于計算風機與標準功率曲線的差距，數(shù)值越小，代表風機功率曲線越接近標準曲線，風機性能越好。這樣既可以了解風電場及單機的實際發(fā)電能力，又可以通過數(shù)據(jù)分析出性能最優(yōu)與最劣風機。有效對最劣風機進行重點監(jiān)控分析，盡早完成機組的故障隱患排查，提升發(fā)電能力。

4.4 資源分析

根據(jù)風電場單機實際風速與風向參數(shù)，推導(dǎo)出全場的風頻、風速玫瑰圖。用于分析風電場的月季年主導(dǎo)風向及風速，對風機性能分析的準確性與客觀性提供參考。

4.5 趨勢分析

針對設(shè)備異常告警，通過風機多個參數(shù)一段時間的歷史運行趨勢，根據(jù)相關(guān)參數(shù)的邏輯對應(yīng)關(guān)系分析出風機的異常參數(shù)及參數(shù)越限后的有效分析和處理。

5 大數(shù)據(jù)在檢修風機中的實際應(yīng)用

風電企業(yè)借助集中監(jiān)控平臺中的大數(shù)據(jù)分析模塊，可通過性能指標有效分析排查過去一段時間內(nèi)發(fā)電能力差的風機。通過對它的故障分析、離散分析和資源分析，可分析推導(dǎo)出該風機發(fā)電性能差是由于風機地理位置不佳或機組存在缺陷等因素。根據(jù)大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，檢修人員可在風機巡檢過程中有針對性地采取相應(yīng)的檢修措施消除隱患，提高設(shè)備的健康水平。風機出現(xiàn)“振動”、“超速”等影響安全運行的告警信號時，檢修人員可利用集控平臺趨勢分析功能，分析判斷歷史數(shù)據(jù)中有無參數(shù)越限情況，并根據(jù)分析結(jié)果指導(dǎo)風機檢修，確保將風機隱患缺陷扼殺于搖籃。綜上所述，基于大數(shù)據(jù)和集中監(jiān)控技術(shù)下的風機狀態(tài)分析和檢修決策，是未來風電企業(yè)的必然發(fā)展趨勢。大數(shù)據(jù)在風電檢修人員的故障分析、異常判別、缺陷發(fā)現(xiàn)和隱患排查等方面具有特殊的意義，大數(shù)據(jù)必然會促進檢修工作的有效開展。

參考文獻

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