[發明專利]計及運行環境影響的風機可靠性建模方法有效

申請號：	201710480239.7	申請日：	2017-06-22
公開（公告）號：	CN107341299B	公開（公告）日：	2020-06-09
發明（設計）人：	亢銀柱;秦文萍;段貴鐘;師景佳;侯少健;王金浩;雷達;李慧蓬;張敏;劉翼肇	申請（專利權）人：	太原理工大學;國網山西省電力公司電力科學研究院
主分類號：	G06F30/20	分類號：	G06F30/20;G06Q10/06;G06Q50/06
代理公司：	太原市科瑞達專利代理有限公司 14101	代理人：	盧茂春
地址：	030024 山西***	國省代碼：	山西;14
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摘要：
搜索關鍵詞：	運行環境影響風機可靠性建模方法
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【說明書】：

一種計及運行環境影響的風機可靠性建模方法，包括：（1）將運行環境分成電力電子系統、機械系統與控制系統三個部分；（2）采用FIDES Guide電力元件可靠性分析方法建立電力電子系統可靠性模型；（3）利用Copula函數分析風速與機械系統故障率的關系，建立機械系統可靠性模型；（4）使用控制系統的平均故障率建立控制系統可靠性模型。本發明可以更準確地反映風電機組在不同環境下的故障率情況；更精準地評估風電機組各個子系統的故障率情況。

技術領域

本發明涉及風電機組可靠性領域，是一種考慮運行環境對風電機組可靠性影響的方法。

背景技術

截至2017年3月，我國海上和陸上風電累計裝機數量已達到10萬余臺。由于風電場地處偏僻且風電機組造價昂貴，風電機組維護和檢修成本都很高。然而，傳統方法計算風機故障率的可靠性模型是統計一段時間內風機故障的狀況，而后加權平均得到的。由于風機運行環境惡劣且多變，不同運行環境對風電機組故障率影響較大。即便是同一風電場的風機在不同時間內其故障率也不相同，使用傳統方法所得的平均故障率可能帶來較大的評估誤差，所以有必要深入研究運行環境對風電機組故障情況的影響。

對于風電機組的可靠性建模，現有研究存在著模型過于簡單，對風機運行狀態考慮不全面，難以體現風機不同子系統故障情況與運行環境之間關系等問題。有學者雖然考慮了風速對風機故障率的影響，但是在假定風機的故障率與風速的二次方成正比的前提下進行計算的，此種假定是否正確有待驗證。有學者在風電場可靠性建模中計入風速與風電機組故障率的相關性，但卻沒有具體到風速與風機各個子系統故障率的相關性。有學者計算了風速與風機各個子系統故障率之間的相關性關系，但是不同子系統物理特性與發生故障的原因不同，只考慮風速對風機的影響并不全面。因此，亟待建立一種更精確的風機可靠性模型來評估運行環境對風電機組故障率的影響。

風電機組子系統眾多，主要有風葉、輪轂、變流器、發電機、齒輪箱、變槳偏航系統以及控制系統。任何一個子系統的故障都將引起風電機組的停運。由于不同子系統發生故障的原因不同，不同的子系統不同的可靠性建模方法。

發明內容

為了解決現有風機可靠性模型難以評估不同運行環境下風電機組故障率情況的問題，針對現有研究存在著的風電機組模型過于簡單，對風機運行狀態考慮不全面，難以體現風機不同子系統故障情況與運行環境之間關系等問題，本發明提供一種計及運行環境影響的風機可靠性建模方法。

一種計及運行環境影響的風機可靠性建模方法，包括下述內容：

(1)風電機組子系統分類

根據運行環境對風機子系統的影響將風機子系統分成電力電子系統、機械系統與控制系統三個部分；

所述電力電子系統包含構成風機變流器的若干二極管、IGBT；

機械系統包含子系統；

控制系統為風機的控制裝置。

(2)電力電子系統可靠性建模

風電機組的電力電子系統是風機變流器。目前風機變流器多使用背靠背變流器，變流器中包含大量電力電子元件。

包含多個電力電子元件的系統故障率為各個電力元件故障率的和。