基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的變槳系統(tǒng)故障預(yù)警方法.pdf

1、變槳系統(tǒng)是風(fēng)電機(jī)組重要的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，變槳系統(tǒng)能否正常運(yùn)行直接影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而風(fēng)電機(jī)組多工作環(huán)境惡劣地區(qū)，經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)，同時(shí)包括突來(lái)陣風(fēng)情況，而變槳系統(tǒng)的主要功能是捕捉風(fēng)能，最大限度的利用風(fēng)能，環(huán)境對(duì)該系統(tǒng)的影響更加明顯。如果不提供行之有效的預(yù)警方案，當(dāng)變槳系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，我們?cè)陔y以展開(kāi)維修工作的同時(shí)，也對(duì)風(fēng)電場(chǎng)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，因此針對(duì)變槳系統(tǒng)的典型故障制定有效的預(yù)警方案，不僅能夠及時(shí)準(zhǔn)確的預(yù)警故障信息，避免發(fā)生嚴(yán)重的

2、故障情況，而且保證機(jī)組的運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
　　現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外針對(duì)大型復(fù)雜系統(tǒng)的預(yù)警方案提出了眾多研究方案，其中包括變槳系統(tǒng)的三大典型故障。雖然國(guó)內(nèi)外提出了各種不同的方案，但大多數(shù)是基于恒定單一閾值預(yù)警或基于某一單參數(shù)劃分工況。這樣的預(yù)警方案存在一定的缺陷，舉例來(lái)講，對(duì)于變槳角度故障設(shè)定單一閾值，未考慮到突來(lái)陣風(fēng)的影響，提出報(bào)警但實(shí)際并未引起故障;對(duì)于變槳電機(jī)溫度故障來(lái)講，設(shè)定單一閾值預(yù)警限，未考慮到環(huán)境溫度和風(fēng)速對(duì)變槳電機(jī)運(yùn)行溫度的影響

3、，而出現(xiàn)誤報(bào)警率高等問(wèn)題。由于存在各種問(wèn)題，導(dǎo)致無(wú)法合理預(yù)警故障信息，不利于機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。
　　本文在深入研究變槳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和典型故障原因的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立FMEA和故障樹(shù)分析，深入挖掘數(shù)據(jù)參數(shù)間的內(nèi)在聯(lián)系，結(jié)合SCADA系統(tǒng)的大量歷史和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，針對(duì)三種典型故障分別提出預(yù)警方案，以便抑制或解決誤報(bào)警和不報(bào)警情況。針對(duì)變槳角度故障，提出基于最小二乘法擬合歷史數(shù)據(jù)曲線，形成正常運(yùn)行狀態(tài)下模型，采用基于歐氏距離的方法確定單個(gè)葉片的正常

4、工作角度范圍;對(duì)兩個(gè)以上葉片角度差的處理方法采用歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析的方法，確定閾值預(yù)警限，同時(shí)采用滑動(dòng)窗口的方法計(jì)算故障異常率，以此作為預(yù)警指標(biāo)，可以通過(guò)觀察故障率的走勢(shì)，判斷是否出現(xiàn)故障情況。該方法相對(duì)于以閾值作為預(yù)警指標(biāo)的方法，能夠有效預(yù)警的同時(shí)，可以觀測(cè)到故障異常率的發(fā)展趨勢(shì)，降低誤報(bào)警率，保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)變槳轉(zhuǎn)矩故障，提出基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的方法設(shè)定閾值預(yù)警限，通過(guò)采用殘差置信區(qū)間的方法設(shè)定預(yù)警指標(biāo)，通過(guò)計(jì)算殘差的平均值

5、和標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)觀察是否超出設(shè)定的置信區(qū)間范圍來(lái)判斷是否出現(xiàn)故障情況。該方法簡(jiǎn)單有效，從平均值和標(biāo)準(zhǔn)差的角度出發(fā)，減少了異常數(shù)據(jù)對(duì)分析的影響，同時(shí)可以看出整體趨勢(shì)的發(fā)展情況，便于總體分析。針對(duì)變槳電機(jī)溫度故障，提出基于區(qū)間劃分的方法，為了避免環(huán)境溫度對(duì)變槳電機(jī)運(yùn)行溫度的影響，提出基于風(fēng)速和變槳電機(jī)與環(huán)境溫度差作為劃分依據(jù)，將整體工況劃分為m*n個(gè)區(qū)間，針對(duì)每個(gè)區(qū)間基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析設(shè)定上下預(yù)警限，基于滑動(dòng)窗口計(jì)算故障異常率作為報(bào)警指標(biāo)。該方法將