風力發(fā)電設備可靠性數(shù)據(jù)管理

么 亮

（中核匯能有限公司，北京 100070）

0 引言

風力發(fā)電設備的可靠性數(shù)據(jù)管理包括風電機組的可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計管理和風電場的可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計管理兩部分。

風電機組的可靠性數(shù)據(jù)范圍以風電機組出口主開關為界，包括塔筒、葉輪、傳動變速系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、變流/變頻系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及相應的輔助系統(tǒng)。

風電場的可靠性數(shù)據(jù)范圍包括風電場內的所有發(fā)電設備，除風電機組外，還包括箱變、集電線路、升壓站主變等，及其相應的附屬、輔助設備、公用系統(tǒng)和設施。風電場基本架構見圖1。

圖1 風電場基本架構

1 風電可靠性數(shù)據(jù)范圍

1.1 機組SCADA 數(shù)據(jù)（采樣間隔為1 s，最大不超過10 min）

1.1.1 運行數(shù)據(jù)

全量模擬量數(shù)據(jù)。包括但不限于：實時風速、風向、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率、電壓、電流、風輪轉速、風向機艙夾角、偏航角度、環(huán)境溫度、塔底溫度、機艙溫度、塔底控制柜溫度、機艙控制柜溫度、主軸承溫度、發(fā)電機數(shù)據(jù)、齒輪箱數(shù)據(jù)、主控柜數(shù)據(jù)、變頻器數(shù)據(jù)、變槳系統(tǒng)數(shù)據(jù)、液壓系統(tǒng)數(shù)據(jù)、機械剎車狀態(tài)、結冰監(jiān)測數(shù)據(jù)、風機狀態(tài)數(shù)據(jù)等。

1.1.2 故障記錄

風機故障信息。包括但不限于：故障發(fā)生時間、代碼、分類等，故障時間包括起始時間和結束時間。

1.2 風電場運行檢修記錄

（1）運行、檢修、維護、備件使用記錄（電子版）。

（2）調度限負荷運行情況記錄（與機組SCADA 運行數(shù)據(jù)周期相同）。

（3）生產運行報表（日報、周報、月報）。

1.3 風資源數(shù)據(jù)

測風塔數(shù)據(jù)（包括但不限于機組輪轂及其他層高度風速、風向、溫度、氣壓、濕度）。

1.4 設備專項檢測報告

針對大部件或重大問題的專項檢測和事故分析報告。

2 風電可靠性數(shù)據(jù)管理常見問題

2.1 系統(tǒng)問題

（1）系統(tǒng)功能升級。增加SCADA 故障數(shù)據(jù)收集功能，升級后進行備份。

（2）系統(tǒng)故障、老舊。數(shù)據(jù)缺失，需盡快進行修復。

（3）系統(tǒng)功能設置限制。只能存儲1～2 個月數(shù)據(jù)，不及時存儲導致部分數(shù)據(jù)丟失。

（4）數(shù)據(jù)存儲時間間隔長、可調取時間短。及時進行備份。

2.2 數(shù)據(jù)管理

（1）所有報表上報前需要有審核流程，確保報送給公司的數(shù)據(jù)準確、完整、可用。

（2）在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有異常后，要在報表中扼要說明數(shù)據(jù)丟失原因、丟失時段。月報中的SCADA 數(shù)據(jù)直接影響風電場當月風機可利用率。

（3）系統(tǒng)進行升級、系統(tǒng)故障等情況發(fā)生時，首先要確認實時數(shù)據(jù)是否可以完整、有效存儲，若出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失情況，要及時向相關負責人報備。

3 風電可靠性數(shù)據(jù)管理具體要求

3.1 部門管理職責

（1）遠程監(jiān)控系統(tǒng)建設。

（2）專人負責風機實時數(shù)據(jù)的管理，對各風場數(shù)據(jù)按月進行備份，按年歸檔；按照數(shù)據(jù)管理要求對生產數(shù)據(jù)進行核查并及時反饋問題。

（3）遵循數(shù)據(jù)管理原則，同時保障數(shù)據(jù)安全。

3.2 風電場管理職責

（1）SCADA 系統(tǒng)管理。

（2）風電場數(shù)據(jù)的備份及管理，數(shù)據(jù)管理人員需至少以月為周期將每臺風機的實時數(shù)據(jù)定期備份到移動硬盤（雙備份），并按年進行歸檔，數(shù)據(jù)格式為Excel 文件或數(shù)據(jù)庫文件。

（3）對于風機實時數(shù)據(jù)備份技術上難以實現(xiàn)的，需將相關情況以報告的方式備案說明。

（4）實時數(shù)據(jù)為公司重要資產，未經(jīng)公司主管領導批準，任何人不得提供給公司以外的人員或組織，否則將承擔相應的行政或法律責任。

4 風電機組的運行狀態(tài)劃分

風電機組的運行狀態(tài)劃分見表1。計劃性檢修內容見表2。

表1 風電機組運行狀態(tài)劃分

表2 計劃性檢修內容

5 風電機組故障狀態(tài)劃分

5.1 故障分類

根據(jù)單次風機故障停機的小時數(shù)，風機故障停機分為Ⅰ類故障停機、Ⅱ類故障停機和Ⅲ類故障停機3 個類別。

（1）Ⅰ類故障停機：為故障觸發(fā)后24 h 內恢復運行的風機故障停機。

（2）Ⅱ類故障停機：為故障觸發(fā)后超過24 h 并在168 h 內恢復運行的風機故障停機。

（3）Ⅲ類故障停機：為故障觸發(fā)后超過168 h 后恢復運行的風機故障停機。

5.2 故障類型

根據(jù)故障停機發(fā)生的部位或系統(tǒng)，風機故障類型分為葉片故障、輪轂故障、主機架故障、主軸故障、齒輪箱故障、發(fā)電機故障、變槳故障、偏航故障、液壓故障、剎車故障、安全鏈故障、振動故障、測風故障、UPS 故障、控制故障、變流/變頻故障、通信故障、散熱故障以及其他等19 類。

6 風電可靠性數(shù)據(jù)指標

風電設備可利用率：在統(tǒng)計周期應發(fā)總時數(shù)內，除去風力發(fā)電機組因維修或故障未工作的停機小時數(shù)后余下的時數(shù)與統(tǒng)計周期內應發(fā)總時數(shù)的比值，用百分比表示，用以反映風電機組運行的可靠性。計算公式：

式中，應發(fā)小時數(shù)=統(tǒng)計周期日歷小時數(shù)－除風機因維修或故障以外原因的停機小時數(shù)（如定期維護、電網(wǎng)故障、氣候條件或不可抗力導致的停機時間）。

7 結語

通過對設備的可靠性指標的分析和評價，發(fā)現(xiàn)設備的薄弱環(huán)節(jié)和安全隱患，對設備的運行方式、檢修、技術改造等工作提出指導性意見，超前控制事故的發(fā)生，提高設備的可靠性水平。風電設備可靠性數(shù)據(jù)作為一項重要生產要素，不僅可以反映風電場生產運維狀態(tài)，還可以通過分析成為風電場設備管理及運行檢修工作質量的直接判斷依據(jù)，并最終影響各風場發(fā)電效益。風電設備可靠性數(shù)據(jù)管理的目的，是為了開展風機發(fā)電性能評估、可靠性分析、重大事故預警、預防性檢修等工作。