無人機智能巡檢在風電光伏故障檢測中的應用

盧鵬

摘? 要： 現(xiàn)階段，隨著科學技術(shù)和計算機信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能在風電機組巡檢中得到了廣泛的應用，相關技術(shù)人員如果能編制一套科學 合理的風電機組智能巡檢方案，一方面能夠極大程度地提高風電機組巡檢質(zhì)量和巡檢效率，另一方面能夠大大減少工作人員的工作量，減少風電機組巡 檢的人力成本，進而更順利地達到巡檢機組全覆蓋、巡檢周期全覆蓋和巡檢項目全覆蓋。鑒于此，本文對人工智能技術(shù)在風電機組智能巡檢中的應用進 行了分析，以供參考。

關鍵詞： 人工智能技術(shù);風電機組;智能巡檢;應用

引言

在當前社會，電力資源已被廣泛應用于人們的生活。電力資源作為 清潔能源，受到社會各方面的廣泛關注。隨著我國對電力發(fā)展的投入不斷 加大，風力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)已得到了較為穩(wěn)定的發(fā)展。但我國風力發(fā)電起步較 晚，所以一些體系仍不夠完善，相關設備無法滿足人們的需求。因此，應 針對當前存在的問題，制定相應的計劃，保證發(fā)電機運行穩(wěn)定。

1 風力發(fā)電機組故障特性

風力發(fā)電機組的使用壽命一般為20 ～ 25年，大部分風電機組安裝在 草原牧區(qū)、高原地帶、沿海島嶼、山區(qū)等區(qū)域，這些區(qū)域的自然環(huán)境都非 常惡劣。風電機組長期在沙塵、低溫、冰雪、雷電、風暴等惡劣環(huán)境中工 作，加之荷載及風速對其的影響，使得機組的實際工作狀況異常復雜，很 容易造成風電機組的相關零部件在實際的壽命期當中產(chǎn)生損壞和發(fā)生故 障。小的故障造成風機停機，損失風電場發(fā)電量;大的故障造成大部件 （如發(fā)電機，齒輪箱，軸承，葉片等）損壞。一旦造成大部件的損壞，大 部件的更換、運輸、吊裝、長時間的停機會給風機制造商和風電場造成巨 大的損失。由于風電機組的高度一般在70 ～ 140m之間，機組內(nèi)有大量的 機械部件和電氣部件，還有油脂及其他化學制劑。大型故障甚至可能造成 火災、觸電、機械傷害和人員墜落等人員傷害，甚至死亡。風電機組如果 經(jīng)常產(chǎn)生故障，不但增加維護工作量，最為嚴重的就是機組往往在沒有達 到使用壽命期限就會出現(xiàn)報廢。風電場機組分布范圍通常都很大，在發(fā)生 故障時不容易被及時地發(fā)現(xiàn)，維護當中也非常困難，這樣就會造成維護成 本增加。為了提升風電機組的自身可靠性及安全性，應盡可能降低機組故 障發(fā)生率，我們應對機組故障的基本狀況、發(fā)展趨勢、風電機組系統(tǒng)及其 主要問題等進行全方位的研究，發(fā)現(xiàn)其中隱藏的規(guī)律，采取有效措施，從 而減少或預防故障的發(fā)生。

2 風力發(fā)電機組故障分析

2.1? 齒輪故障

風電場電氣設備中的齒輪故障大部分是由人為疏忽因素造成的。如齒 輪未定期檢查，齒輪中出現(xiàn)個別齒輪斷裂，降低了傳動性能，同時斷裂的 齒輪也有可能出現(xiàn)卡槽的現(xiàn)象;齒輪中出現(xiàn)金屬腐蝕現(xiàn)象，在長期的運轉(zhuǎn) 中，齒輪不斷被腐蝕磨損變得圓潤缺少，導致傳動滑失;未及時補充潤滑 油或未定期更換潤滑油，或者使用劣質(zhì)齒輪油，這些因素也容易造成齒輪 故障。此外，齒面膠合也是齒輪運轉(zhuǎn)中容易發(fā)生的常見現(xiàn)象，齒輪在長期 高溫運作下，齒輪間的潤滑油流失，在高溫高壓的狀態(tài)下，齒輪間會留下 印跡，齒輪之間會相互“粘住”，印跡會破壞齒輪的形態(tài)，從而影響齒輪 的運轉(zhuǎn)與傳遞。齒輪故障是造成較大故障的前兆，加強做好齒輪故障的檢 修與防范，可以有效減少風電場電氣設備的故障發(fā)生率。

2.2? 發(fā)電機故障問題

發(fā)電機機器設備可能存在交流器超負荷運行的狀態(tài)，在年久未更新的 情況下容易造成機器超高溫、短路、超壓等情況，發(fā)電機組也很容易受電 磁干擾。目前，發(fā)電機的設計也并未達到完全高效轉(zhuǎn)化能量的效果，發(fā)電 機的葉片的長度和葉片的厚度可以影響發(fā)電機的工作效率和工作時長。葉 片的材質(zhì)也能夠影響能量轉(zhuǎn)化的效率?？拐鸱栏牟馁|(zhì)能夠提高葉片的使 用壽命。流暢科學的設計往往能夠減少風力的阻力，同時，維護發(fā)電機正 常工作，需要耗費一定的人力和物力，在管理成本上會有一定的支出，這對風電場電氣發(fā)電系統(tǒng)的整體管理上帶來一定的壓力，部分風電場電氣發(fā) 電的私人能源公司為了節(jié)約管理成本，時常不能定期對電氣組設備的日常 檢修和查看。

3 風力發(fā)電機運行維護策略

3.1? 提高風力發(fā)電機運行維護技術(shù)

傳統(tǒng)的檢修技術(shù)一般以被動檢修為主，電機發(fā)生故障后才會有人前去 修理。為了保證電機運行效率和工作質(zhì)量，必須變被動為主動，這就要求 工作人員仔細觀察電機的運行情況，了解發(fā)電機的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及 時處理。同時，在發(fā)電機運行過程中，還要定期對潤滑系統(tǒng)進行維護，以 保證風力發(fā)電機的整體穩(wěn)定性。此外，聽發(fā)電機的聲音也是一種較好的檢 查方式，一般有一定工作經(jīng)驗的技術(shù)人員都可以通過聲音判斷是否為異常 振動。

3.2? 采用有針對性的故障處理策略

各種類型的風機在長期的運行過程中應采取不同的故障處理策略。例 如，風機功率曲線不達標、個別機組無法滿發(fā)。此時應當先從機組葉片對 零、風向標對北、機組找中等機械部件方面入手檢查，同時對風機算法和 控制邏輯進行優(yōu)化等軟件方面進行多種檢測，另外還要考慮到風機機位是 否處于尾流效應中，海拔等因素也要考慮在內(nèi)。再例如，當變槳電機頻繁 發(fā)生故障時，除考慮變槳電機制造商的選擇和更換外，還應綜合考慮整套 變槳系統(tǒng)設計及維護情況。后備電源的充放電性能、變槳軸承和減速箱的 潤滑效果、收開槳邏輯等都會對變槳電機故障造成重要影響。甚至由于各 風場所處區(qū)域，風機特性差異較大，通過實施糾正性技術(shù)改造加以解決。? 4 人工智能技術(shù)在智能巡檢中的應用

4.1? 無人機在智能巡檢中的應用

現(xiàn)階段無人機技術(shù)迅速發(fā)展，同時它憑借自身較長的續(xù)航時間和抗風 能力被廣泛地應用于智能巡檢工作中，在實際巡檢過程中，無人機可以搭 載高清的拍攝設備，由操作人員進行控制使其在指定位置停留并拍攝，從 而實現(xiàn)風電機組的智能巡檢。當無人機完成巡檢拍攝后，能夠利用特有的 系統(tǒng)模塊將圖像傳送到地面站系統(tǒng)，技術(shù)人員對拍攝圖像進行對比分析， 實現(xiàn)對風電機組的運營穩(wěn)定性分析。

4.2? AR技術(shù)在智能巡檢中的應用

通過增強現(xiàn)實SDK和計算機視覺SDK，將模型數(shù)據(jù)與現(xiàn)場識別出的巡檢 對象進行無縫貼合，通過對采集到的物理參數(shù)與模型之間的比對，分析判 斷出當前巡檢設備的運行情況，最后將所有分析情況和采集數(shù)據(jù)儲存在AR 智能眼鏡中，并按照相應流程對風電機組進行維修養(yǎng)護處理。

5 結(jié)束語

要想保證發(fā)電效率和質(zhì)量就必須保證風電機組安全可靠，就要做好常 見問題的維護與保養(yǎng)，這樣可以有效延長風電場電氣設備的使用壽命，進 而提升我國風電機組的運行質(zhì)量，實現(xiàn)對風電機組的智能高效管理。

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