[發(fā)明專利]一種風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行異常監(jiān)測(cè)與性能評(píng)估系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710845592.0
• 申請(qǐng)日: 2017-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107798462A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣偉;許洪華;李海東;谷海濤;林資旭;王朝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 科諾偉業(yè)風(fēng)能設(shè)備（北京）有限公司;北京科諾偉業(yè)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/06;G06F17/30
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測(cè)與性能評(píng)估系統(tǒng)。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常運(yùn)行在惡劣環(huán)境，部件易老化、損壞，為確保風(fēng)電機(jī)組安全，業(yè)主大多采用被動(dòng)的定期維護(hù)方式，然而該方式針對(duì)性差效率低，造成大量人力物力資源浪費(fèi)，并且運(yùn)行隱患也難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外風(fēng)電整機(jī)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展了深入的機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)研究并形成一批實(shí)用產(chǎn)品，例如通用BentlyNevada、東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所的DASP等。然而這些產(chǎn)品通常都需要在機(jī)組安裝傳感器和前置機(jī)，雖然技術(shù)成熟且故障定位準(zhǔn)確，但成本高，安裝工藝難，不利于已投運(yùn)風(fēng)場(chǎng)后期部署，況且該類狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多局限傳動(dòng)鏈關(guān)聯(lián)部件，難以發(fā)現(xiàn)葉片、塔筒、發(fā)電機(jī)早期故障。近年來(lái)隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展，一些學(xué)者提出基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)利用已有SCADA歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組故障預(yù)警，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了這類方法的有效性，然而限于SCADA采樣率小于1Hz，很難從頻域上分析機(jī)組特性。

另外在風(fēng)電場(chǎng)電量生產(chǎn)上，當(dāng)前業(yè)主只能從功率曲線、日發(fā)電量等維度查看和分析全場(chǎng)機(jī)組發(fā)電效率，并不能結(jié)合全場(chǎng)風(fēng)資源特性、機(jī)組狀態(tài)、控制曲線等因素綜合分析電量生產(chǎn)性能和機(jī)組控制性能，以致無(wú)法滿足精細(xì)化生產(chǎn)和機(jī)組運(yùn)行參數(shù)定制化、最優(yōu)化的需求。

針對(duì)這一問(wèn)題，市場(chǎng)上出現(xiàn)了集中監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)某特定區(qū)域內(nèi)所有風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行在線收集，并按照一定方法對(duì)各風(fēng)場(chǎng)機(jī)組運(yùn)行性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

中國(guó)專利201310471096.5公開(kāi)了一種風(fēng)電場(chǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，將目前多個(gè)分散風(fēng)電場(chǎng)信息集中收集，與電網(wǎng)運(yùn)行信息進(jìn)行互動(dòng)，據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行條件，在滿足電網(wǎng)安全約束條件下，最大限度挖掘電網(wǎng)裕度，優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)有功出力，提高電網(wǎng)風(fēng)電接納能力。

然而限于該特定區(qū)域機(jī)組數(shù)量龐大和機(jī)型不統(tǒng)一，集中監(jiān)控系統(tǒng)只能采集少量運(yùn)行特征數(shù)據(jù)，且采樣周期很多是分鐘級(jí)，因此難以支撐對(duì)機(jī)組進(jìn)行全面的發(fā)電性能、控制性能分析和評(píng)價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行異常監(jiān)測(cè)與性能評(píng)估系統(tǒng)，本發(fā)明可以在不增加機(jī)組傳感器和前置機(jī)的情況下，進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘方法對(duì)風(fēng)場(chǎng)機(jī)組發(fā)電性能和控制性能進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

本發(fā)明在不增加風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳感器和前置機(jī)的情況下，實(shí)現(xiàn)秒級(jí)數(shù)據(jù)和毫秒級(jí)數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘，辨識(shí)不同風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自身特性，建立自適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工況變化的、精細(xì)的機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)特征模型，對(duì)全場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)24小時(shí)的異常狀態(tài)檢測(cè)，進(jìn)行機(jī)組早期潛在異常報(bào)警。另外，本發(fā)明利用歷史數(shù)據(jù)從多維度對(duì)風(fēng)場(chǎng)發(fā)電性能和分析發(fā)電機(jī)組控制性能進(jìn)行評(píng)估，分析不同機(jī)位的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電量生產(chǎn)條件和特點(diǎn)，以及控制特征曲線，為風(fēng)電場(chǎng)制定合理的生產(chǎn)維護(hù)計(jì)劃和機(jī)組控制優(yōu)化方案提供有力支持。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行異常監(jiān)測(cè)與性能評(píng)估系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，以及數(shù)據(jù)挖掘與展示子系統(tǒng)。其中，所述的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，通過(guò)以太網(wǎng)分別與風(fēng)電場(chǎng)各臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組連接，采集秒級(jí)數(shù)據(jù)和毫秒級(jí)數(shù)據(jù)并以文本文件形式存儲(chǔ)；所述的數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，通過(guò)文件傳輸協(xié)議(File Transfer Protocol，F(xiàn)TP)下載數(shù)據(jù)，收集數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行清洗、集成、變換、歸約的預(yù)處理過(guò)程后將結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)；所述的數(shù)據(jù)挖掘與展示子系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，并將全風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組運(yùn)行異常判斷、發(fā)電性能以及機(jī)組控制性能評(píng)估的結(jié)果以友好方式向客戶展示警報(bào)、評(píng)價(jià)、建議等信息。

所述的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，由場(chǎng)級(jí)PLC采集器和數(shù)據(jù)采集服務(wù)器組成。

所述的數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，安裝運(yùn)行在數(shù)據(jù)運(yùn)算存儲(chǔ)工作站上。

所述的數(shù)據(jù)挖掘與展示子系統(tǒng)的服務(wù)器端安裝運(yùn)行在數(shù)據(jù)運(yùn)算存儲(chǔ)工作站，客戶端安裝運(yùn)行在監(jiān)控電腦上。

本發(fā)明風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行異常監(jiān)測(cè)與性能評(píng)估系統(tǒng)具體工作步驟如下：

步驟1-1：所述數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的場(chǎng)級(jí)PLC采集器輪流采集全風(fēng)電場(chǎng)各臺(tái)機(jī)組毫秒級(jí)數(shù)據(jù)并整理，每次只采集一臺(tái)機(jī)組120秒時(shí)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)PLC采集器篩選，合格的數(shù)據(jù)保存成CSV文件存入PLC采集器中形成該機(jī)組的一次運(yùn)行樣本，不合格的數(shù)據(jù)則直接舍棄并進(jìn)行下一次樣本采集；