[發(fā)明專利]根據(jù)風(fēng)場(chǎng)環(huán)境計(jì)算風(fēng)機(jī)部件的故障率的方法和裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611183721.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN108205612A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉晶晶;周一帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京天源科創(chuàng)風(fēng)電技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 曾世驍;張?jiān)浦?/td>

一種根據(jù)風(fēng)場(chǎng)環(huán)境計(jì)算風(fēng)機(jī)部件的故障率的方法和裝置，所述方法包括：根據(jù)風(fēng)場(chǎng)環(huán)境的環(huán)境協(xié)變量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和風(fēng)機(jī)部件的故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)建立風(fēng)機(jī)部件在該風(fēng)場(chǎng)環(huán)境的比例風(fēng)險(xiǎn)模型；基于風(fēng)機(jī)部件的比例風(fēng)險(xiǎn)模型計(jì)算風(fēng)機(jī)部件在該風(fēng)場(chǎng)環(huán)境下在不同時(shí)間段的故障率，其中，風(fēng)機(jī)部件的比例風(fēng)險(xiǎn)模型由風(fēng)機(jī)部件的基線故障率函數(shù)、風(fēng)場(chǎng)環(huán)境中的環(huán)境協(xié)變量的系數(shù)確定。根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算風(fēng)機(jī)部件在風(fēng)場(chǎng)環(huán)境中的故障率的方法可以同時(shí)分析時(shí)變和時(shí)不變的環(huán)境協(xié)變量對(duì)部件可靠性的影響，并根據(jù)故障率的季節(jié)變化特征對(duì)風(fēng)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行分類以便于采取相應(yīng)的運(yùn)維策略。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體來說涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種根據(jù)風(fēng)場(chǎng)環(huán)境計(jì)算風(fēng)機(jī)部件的故障率的方法和裝置。

背景技術(shù)

眾所周知，風(fēng)場(chǎng)環(huán)境指標(biāo)(如：溫度、濕度、地形、海拔、風(fēng)速等)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的各部件的失效具有不可忽視的影響。目前針對(duì)風(fēng)場(chǎng)環(huán)境對(duì)風(fēng)機(jī)部件可靠性的影響僅局限于定性分析，而沒有將影響程度進(jìn)行量化分析，并且不同環(huán)境因素組合下的綜合影響分析更是甚少。另外，風(fēng)場(chǎng)環(huán)境中的環(huán)境因素指標(biāo)是時(shí)變的，目前還沒有一種考慮時(shí)變的環(huán)境因素的模型來分析風(fēng)場(chǎng)環(huán)境對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)部件的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明將基于積累的大量的風(fēng)機(jī)部件的失效環(huán)境數(shù)據(jù)，基于比例風(fēng)險(xiǎn)模型(Proportional hazards model,PHM)量化環(huán)境對(duì)部件故障的影響，從而可以計(jì)算和預(yù)測(cè)風(fēng)機(jī)部件在不同風(fēng)場(chǎng)環(huán)境中的故障率趨勢(shì)。這樣，可根據(jù)故障率趨勢(shì)來對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行分類，從而進(jìn)一步細(xì)化和量化風(fēng)場(chǎng)選址時(shí)需要考慮的環(huán)境因素，便于在壽命建模時(shí)將不同類型風(fēng)場(chǎng)的數(shù)據(jù)區(qū)分開處理。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于根據(jù)風(fēng)場(chǎng)環(huán)境計(jì)算風(fēng)機(jī)部件的故障率的方法包括以下步驟：根據(jù)風(fēng)場(chǎng)環(huán)境的環(huán)境協(xié)變量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和風(fēng)機(jī)部件的故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)建立風(fēng)機(jī)部件在該風(fēng)場(chǎng)環(huán)境的比例風(fēng)險(xiǎn)建模PHM模型；基于風(fēng)機(jī)部件的PHM模型計(jì)算風(fēng)機(jī)部件在該風(fēng)場(chǎng)環(huán)境下在不同時(shí)間段的故障率，其中，風(fēng)機(jī)部件的比例風(fēng)險(xiǎn)模型由風(fēng)機(jī)部件的基線故障率函數(shù)、風(fēng)場(chǎng)環(huán)境中的環(huán)境協(xié)變量的系數(shù)確定。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，風(fēng)機(jī)部件的PHM模型可符合以下等式：

h(t,X(t))＝h₀(t)exp(b^TX(t))＝h₀(t)exp(b₁X₁(t)+b₂X₂(t)+…+b_pX_p(t))，其中，h(t,X(t))表示風(fēng)機(jī)部件在環(huán)境協(xié)變量X(t)的影響下在時(shí)間段t的故障率，h₀(t)表示各環(huán)境協(xié)變量均為0時(shí)風(fēng)機(jī)部件的基線故障率函數(shù)，b₁,b₂,...,b_p表示風(fēng)場(chǎng)環(huán)境中的p個(gè)環(huán)境協(xié)變量的各自的系數(shù)，p為自然數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，根據(jù)風(fēng)場(chǎng)環(huán)境的環(huán)境協(xié)變量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和風(fēng)機(jī)部件的故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)建立風(fēng)機(jī)部件在該風(fēng)場(chǎng)環(huán)境的比例風(fēng)險(xiǎn)建模PHM模型的步驟可包括：通過極大似然估計(jì)來計(jì)算風(fēng)機(jī)部件的PHM模型的各個(gè)環(huán)境協(xié)變量的系數(shù)b₁,b₂,...,b_p；對(duì)建立的PHM模型的環(huán)境協(xié)變量進(jìn)行篩選以優(yōu)化建立的PHM模型。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，極大似然估計(jì)的似然函數(shù)的取對(duì)數(shù)形式可表示為如下等式：

其中，L表示似然函數(shù)的最大值，t_i表示項(xiàng)目個(gè)體l的截?cái)嗷蛘呤r(shí)間，δ_i表示項(xiàng)目個(gè)體l是否失效，δ_i＝1表示項(xiàng)目個(gè)體l在時(shí)間段t_i失效，δ_i＝0表示項(xiàng)目個(gè)體l在時(shí)間段t_i截?cái)啵瑇₁(t_i)表示項(xiàng)目個(gè)體l在時(shí)間段t_i的環(huán)境協(xié)變量的值，n表示時(shí)間段的數(shù)量。