關(guān)于設(shè)備智能診斷技術(shù)系統(tǒng)在智慧風(fēng)電場的應(yīng)用

（大唐丘北風(fēng)電有限責(zé)任公司，云南 文山州 663200）

前言

隨著我國社會基礎(chǔ)建設(shè)腳步的推進(jìn)，我國社會生產(chǎn)、生活過程中對于電力的供給需求也隨之提升，在這一背景下，研發(fā)具備更高效、更節(jié)能的發(fā)電系統(tǒng)就成為了現(xiàn)階段迫切需要解決的問題[1]。

一、智慧風(fēng)電場的概述

智慧風(fēng)電場是近幾年新出現(xiàn)在我國發(fā)電領(lǐng)域的新技術(shù)，通常情況下是指在風(fēng)力發(fā)電過程中應(yīng)用智能測控技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及通信技術(shù)等進(jìn)行發(fā)電控制的技術(shù)模式，合理的應(yīng)用智慧風(fēng)電場不僅能夠及時響應(yīng)風(fēng)電場周邊環(huán)境變化對風(fēng)電場運(yùn)行所帶來的不同影響，同時也能夠在一定程度上提升后續(xù)智慧風(fēng)電場運(yùn)行的精準(zhǔn)程度[2]，由此可見智慧風(fēng)電場項目已然成為了我國未來風(fēng)電場項目發(fā)展的必然趨勢。

二、設(shè)備智能診斷的現(xiàn)狀分析

故障機(jī)理研究是設(shè)備診斷的基礎(chǔ)。只掌握設(shè)備故障機(jī)理。可以知道故障的相應(yīng)特征。由此我們可以推斷出現(xiàn)障礙的原因?？陀^地說，在這個地區(qū)沒有明顯的跡象。其主要表現(xiàn)在：

（一）大量研究集中在故障診斷算法上

遺傳算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)化論等復(fù)雜算法在故障診斷領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它被稱為先進(jìn)診斷技術(shù)。相反，對障礙物收集機(jī)理的基礎(chǔ)研究卻很少。

（二）分離設(shè)備特性研究與診斷方法與技術(shù)

設(shè)備故障診斷就像外科醫(yī)生看病一樣。它要求熟悉的終端了解設(shè)備各部分的結(jié)構(gòu)和功能、熟悉調(diào)度的操作特點(diǎn)、操作程序和操作方法。然而，目前國內(nèi)外對故障診斷的研究大多集中在單個元件上，研究程度不夠高。對一些疑難故障的診斷一直走了很多彎路?；仡欉@些故障，正是因為對系統(tǒng)缺乏深入的了解，而不是因為故障機(jī)理的復(fù)雜性。

（三）實驗室與工程的區(qū)別

設(shè)備診斷的研究具有一個典型的特點(diǎn)，即特殊接地氣體。然而，設(shè)備診斷開展的許多研究和項目還有很長的路要走。例如，國內(nèi)學(xué)術(shù)界對錯位故障機(jī)理的研究。摩擦破壞機(jī)理的研究與工程實踐有很大的差距。理論研究結(jié)果甚至可能誤導(dǎo)診斷工作。

（四）大多數(shù)開發(fā)的設(shè)備故障診斷系統(tǒng)是基于振動信號的

為了負(fù)載、流量、溫度。對電流、真空和脹差的關(guān)注不夠。由于振動數(shù)據(jù)不能與工藝參數(shù)相關(guān)聯(lián)，振動分析與診斷結(jié)果不夠深入。實際上，振動與工藝參數(shù)之間的關(guān)系包含許多故障特征。正常運(yùn)轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備。理論上，振動只與轉(zhuǎn)速有關(guān)，與其他工藝參數(shù)無關(guān)。根據(jù)振動與工藝參數(shù)的關(guān)系。許多相似性很強(qiáng)的故障都能被區(qū)分出來。工藝參數(shù)能否充分、深入地應(yīng)用于設(shè)備診斷，實際上反映了技術(shù)人員的診斷水平。

三、智能診斷技術(shù)在風(fēng)電機(jī)組的應(yīng)用

（一）應(yīng)用于變頻器系統(tǒng)的智能診斷技術(shù)

變頻器作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的一部分，但是結(jié)合當(dāng)前真實狀況來說，因為變頻器所處的環(huán)境比較惡劣,不僅所處的環(huán)境整體溫度比較高,導(dǎo)致變頻器整體功能逐漸減少,從而引發(fā)變頻器故障,給整體系統(tǒng)運(yùn)營造成直接影響。導(dǎo)致變頻器故障出現(xiàn)的主要因素,除了外部環(huán)境之外，同時還會受到內(nèi)部因素地約制。從變頻器應(yīng)用角度來說，其通常應(yīng)用速恒頻式風(fēng)力發(fā)電設(shè)施，這種發(fā)電設(shè)施在電網(wǎng)故障方面有一定的不足，因此，導(dǎo)致故障出現(xiàn)比較普遍。除此之外,在真實應(yīng)用過程中,我們可以得知,風(fēng)力發(fā)電設(shè)施調(diào)節(jié)效率比較遲緩,因此,在發(fā)生故障之前,風(fēng)力杌吸收風(fēng)力能力將不會發(fā)生改變，但是發(fā)電機(jī)組因為極端電壓逐漸減少，無法向電網(wǎng)中傳送電能，從而引發(fā)電子轉(zhuǎn)機(jī)故障等現(xiàn)象出現(xiàn)?？偠灾?不管出現(xiàn)哪種現(xiàn)象,都會導(dǎo)致系統(tǒng)中設(shè)施受到損壞。當(dāng)前，給變頻器故障診斷的技術(shù)種類繁多,我國主要采用的診斷技術(shù)就是神經(jīng)網(wǎng)技術(shù)，之后結(jié)合小波分析技術(shù)來實現(xiàn)有關(guān)數(shù)據(jù)的處理。

（二）應(yīng)用于發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的智能診斷技術(shù)

因為風(fēng)場的氣流是不可控的，這樣就會造成齒輪箱或是發(fā)電機(jī)的障礙信號為持續(xù)變化狀態(tài)，對此,若采用傳統(tǒng)的頻域分析方法則不能滿足故障診斷需求，也不能混合的運(yùn)行異常信號進(jìn)行分析和梳理。小波分析是一種時城一一頻城分析方法，可將其應(yīng)用于特定時城或者是頻域的故障信息分析與診斷:為了提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障診斷功能,可采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)架設(shè)，因為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可及時更新內(nèi)部數(shù)據(jù)庫,同時，也具有非線性映射能力,將其應(yīng)用于復(fù)雜故障分析時,可以對非確定性故障信息進(jìn)行計算、分析和處理。采用智能診斷模塊,將信號的單子帶重構(gòu)變?yōu)樾〔ㄗ儞Q,從小波交換自帶系數(shù)中進(jìn)行信息的特征提取和分析，并將其錄入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)可以自動依據(jù)事先編制的映射關(guān)系輸出處理結(jié)果,即故障診段結(jié)果。

①實時顯示風(fēng)場變電站的高低壓側(cè)電壓、電流、頻率、有功功率和無功功率,數(shù)據(jù)顯示為實時曲線和數(shù)字量。用戶可以在界面上輸入關(guān)鍵字,查詢相關(guān)狀態(tài)信息,及時了解風(fēng)場的運(yùn)行狀態(tài)。②風(fēng)場累計發(fā)電機(jī)量顯示風(fēng)機(jī)和風(fēng)場每日、每周、每月、每年的發(fā)電量,并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為柱狀圖顯示,與傳統(tǒng)管理方法相較而言,計算工作的效率和質(zhì)量更高,也減輕了人力工作壓力。③需跟蹤監(jiān)測風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測指標(biāo)包括電氣運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)兩類。系統(tǒng)界面可提供設(shè)備檢修的直接數(shù)據(jù)依據(jù),也可將其作為參考用于故障的智能診斷。④鳳機(jī)智能故障診斷，可通過齒輪箱振動參數(shù)的時域圖、小波分析圖、發(fā)電機(jī)定子電流的時城圖、小波分析圖、故障案例示意圖等問。需對采樣時間進(jìn)行合理設(shè)置，系統(tǒng)便可對發(fā)電機(jī)以及齒輪箱的故障類型進(jìn)行分析和診斷，并給出故障診斷結(jié)果。在產(chǎn)生故障診斷結(jié)果的同時,可自動生成小波分析圖。登陸遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)，可通過小波分析圖對故障進(jìn)行深入分析。⑤需對系統(tǒng)的管理權(quán)限進(jìn)行合理設(shè)置,而系統(tǒng)只對管理員開放，可以查閱系統(tǒng)維護(hù)升級、故障日志記錄、信息報表等信息,可根據(jù)管理需求對報表進(jìn)行查詢、導(dǎo)出和打印。

（三）應(yīng)用于變槳系統(tǒng)的智能診斷技術(shù)

一般的故障診斷系統(tǒng)應(yīng)包含兩方面:信息采集和故障模型。根據(jù)實時采集的信息和歷史運(yùn)行信息，參照故障模型，就可能自動、快速.準(zhǔn)確地進(jìn)行故障定位，繼而采取正確的后繼處理措施，所以要建立變槳距系統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)，首要任務(wù)就是分析需要采集哪些實時信息，存儲哪些歷史信息，建立各種典型常見故障的故障模型。出現(xiàn)故障是我們首先看故障信息和現(xiàn)象，然后建立和查找信息流圖，找到相應(yīng)的故障回路，確定可能的故障點(diǎn)。

變槳距系統(tǒng)常見故障信息可分為兩類:預(yù)告報警類，觸發(fā)安全鏈類。預(yù)告報警類:包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息等:如驅(qū)動柜230V 供電異常.溫度斷線。觸發(fā)安全鏈類:驅(qū)動器故障、通信異常等;如心跳異常、安全鏈24V失電。預(yù)告報警-般不影響系統(tǒng)主要功能，出現(xiàn)此類故障時變槳距系統(tǒng)本身不做處理，只把故障信息主動送往主控系統(tǒng)，由主控系統(tǒng)判斷是否采取措施，何時采取措施及采取何種措施，在采取措施前允許系統(tǒng)正常運(yùn)行。

觸發(fā)安全鏈類信息若不處理將會擴(kuò)大事故造成巨大的損失和后果，出現(xiàn)此類故障時變槳距系統(tǒng)本身應(yīng)該根據(jù)具體故障采取預(yù)定的處理方案，自動執(zhí)行控制系統(tǒng)預(yù)定的緊急措施和流程，并把故障信息主動上送主控系統(tǒng);如當(dāng)心跳異常時變槳系統(tǒng)將不會接收主控的調(diào)槳指令，此時若執(zhí)行相應(yīng)的錯誤指令，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的槳葉不受理論控制，造成故障，在風(fēng)速大時會出現(xiàn)過載，甚至風(fēng)機(jī)倒塌，此時變槳距系統(tǒng)應(yīng)立即由后備電源驅(qū)動調(diào)槳電動機(jī)緊急停機(jī)并上送故障信息。

結(jié)語

綜上所述，隨著我國智慧風(fēng)電場項目研究的日益深入，智能診斷項目作為我國未來能源領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢如何針對這一項目發(fā)展過程中呈現(xiàn)出的現(xiàn)狀、問題進(jìn)行針對性的優(yōu)化，從而推動這一項目的發(fā)展就成為了現(xiàn)階段備受人們關(guān)注的問題，由此，上文著眼于這些問題進(jìn)行了簡單的闡述，希望能夠在一定程度上對未來智慧風(fēng)電場項目的改良、發(fā)展予以幫助。