基于可及度评估的海上风机机会维修策略

海上风电机组的维修费用较高,在一定程度上限制了海上风电产业的发展。针对此现象,提出一种将故障维修与预防性维修相结合的机会维修策略。考虑海上天气情况对维修活动的影响,采用马尔科夫法和动态时间窗描述海上天气状况,提出可及度指标评估海上风电机组维修的可及性。运用蒙特卡洛法模拟部件的随机故障,并选择合适的周期,以周期内成本期望值最小为目标,对仅考虑更换措施以及考虑不完全维修、更换措施的机会维修策略的维修阈值进行优化。以某海上风电机组为例进行仿真,结果表明,考虑不完全维修、更换措施的机会维修策略对降低海上风电维修成本的效果更为可观,从而证明该策略的有效性。     

海上风机综合检修优化策略

风机的维护策略与备件配置是海上风电场维护优化的两个重要内容。文章针对海上风机维护策略和备件联合优化的问题,提出了一种兼顾部件离线维护与循环使用的齿轮箱综合检修优化策略。在此策略的基础上,结合风电机组部件的状态劣化过程与海上维护的可及性约束,建立以运维变量和备件变量为决策变量,以单位时间单位设备平均费用率最小为目标的优化模型,并采用遗传算法和蒙特卡罗仿真相结合的方法对该优化问题进行求解。算例结果表明：该综合策略有效的提高部件可用率,降低运维成本,验证了综合检修优化策略的有效性。     

基于风电机组状态信息的海上风电场维护策略

针对海上风电场运维过程中风电机组的状态信息利用不足,提出了一种基于风电机组状态信息的海上风电场维护策略。首先,考虑环境因素以及部件之间的相互作用对状态信息的影响,定义动态劣化度用于描述风电机组各部件的劣化程度,采用模糊综合评价法建立了风电机组的状态评估模型。其次,依据各风电机组的实测运行数据,确定风电场待维护机组。再次,针对选定的待维护机组,结合后续维护周期内风速预测结果,构建了以单个维护周期内维护成本最小为目标、以海上有限维护时间与可及性为约束的海上风电场短期预防性维护决策模型,对风电场的风电机组的维护时间以及路径进行优化。最后,结合国内某海上风电场实例数据进行算例研究,验证所提方法的有效性。     

考虑可及性的海上风机综合维护策略

可及性是海上风电机组运行维护的关键因素之一。构建了考虑可及性的海上风机综合维护策略模型。首先采用马尔科夫法描述风速等,进而分析风速、维护持续时间对可及窗口等待时间的影响。考虑到海上恶劣气候条件易导致风机故障率不稳定,构建截尾数据下威布尔比例失效模型描述风机故障,结合状态检修的采集数据绘制状态检修阈值曲线。同时以海上风机总维护费用最小、可靠度最大为目标优化维护策略,得到最优的预防性更换周期和非等周期不完全维护的时间间隔。最后,以某海上风机为例,验证了该维护策略的正确性和有效性。     

考虑台风影响的海上风电机组双层检修策略

台风等极端天气频发,给海上风电机组检修计划的制定带来了挑战。一方面,定期检修不能及时应对台风等恶劣天气的影响,而状态检修随机的检修时段不便于实际操作;另一方面,海上风电机组定期检修计划需要合理考虑多方面因素。因此,考虑台风影响,提出双层检修优化策略：上层定期检修优化以检修成本、海上风电系统送出能力、受端电网可靠性三方面的指标综合评分为优化目标;下层状态检修优化以检修成本最小为目标,在上层定期检修优化之上优化安排状态检修计划。之后通过算例对所提双层检修策略进行对比评估。算例表明,与定期检修和状态检修相比,所提双层检修计划能够在检修成本增幅不大的情况下,有效提高系统可靠性和海上风电系统送出能力。     

基于趋势预测的大型风电机组运行状态模糊综合评价

大型风力发电机组的设备维修与更换的费用昂贵,因此及时准确地对风电机组运行状态进行评估,可有效节约检修维护成本。为此,提出一种基于状态参数趋势预测的大型风电机组运行状态模糊综合评价策略。首先分析并归纳大型风电机组的重要运行状态参数,采用层次分析法构建出评价模型,在状态参数的劣化度计算中结合模糊趋势预测策略,然后应用模糊隶属度加权进行逐层评价结论的综合,在总体评价结论的综合策略上对传统方法进行有益的改进。算例表明,与常规模糊评价策略相比,提出策略更具合理性,有助于及时发现早期故障隐患,可为风电场合理安排机组的调度运行与检修维护计划提供参考。     

基于状态评价的风力发电设备故障诊断系统的研制

基于状态评价的风力发电设备故障诊断系统,通过实时监控表征风力发电设备运行情况的状态量,依据风力发电设备状态评价导则,对风力发电设备进行状态评价,并依据状态评价的结果,对潜在故障进行诊断分析。同时给出相应的运维策略,通过早期故障预测,变事后维护为事前检修,科学合理地安排检修计划,极大地提高了风力发电设备的运维效率,降低了机组的维护成本,保证了风力发电机组的可靠稳定运行。依据此方法研制的风力发电设备故障诊断系统,已成功应用于南方电网超高压输电公司检修试验中心。实践证明,该方法有效地提高了风力发电设备故障诊断的实时性与准确性。     

海上风电机组运行维护现状研究与展望

海上环境恶劣、可进入性差,给海上风电机组的运行与维护带来了巨大挑战。近年来,随着海上风电的大规模开发与大容量海上风电机组的相继并网,海上风电机组经济可靠地运行与维护已经成为新能源研究的热点问题之一。文中对海上风电机组运行维护现状进行统计与分析,主要围绕海上风电运维最关注的可靠性(Reliability)、可用率(Availability)以及维护(Maintenance)3个方面阐述了当前海上风电机组运行与维护现状。在此基础上,整理与归纳了影响海上风机运维成本的主要因素,对当前海上风电机组运维研究热点进行总结,展望了未来有待进一步研究的方向。     

基于可靠度约束的风电机组机会检修模型

对风电机组进行预防性检修,能够有效提高机组的可靠性。首先以风电机组单个部件的可靠度作为约束条件,以单部件单位时间检修成本最小作为目标函数,求得单部件的最佳检修周期和检修次数。在此基础上,对符合一定条件的部件进行机会检修,构建了风电机组的机会检修模型。最后,以机会检修策略下总的检修费用最小作为目标函数,以机组整体的可靠度作为约束条件,利用遗传算法对该模型进行求解以得到最佳的机会检修阈值和最小的检修总费用。通过算例分析表明,该机会检修模型能够有效节约总的检修成本。该研究对检修部门制定检修计划具有一定的参考意义。     

神经网络技术在风电机组SCADA数据分析中的应用研究

随着海上风电场的快速发展,降低运维成本和提高风电机组可用性问题已成为研究热点。文中提出一种数据驱动的风电机组性能评估方法用来提高风电机组运维效率,降低维护成本。该方法结合了神经网络和随机过程理论,对风电机组数据采集与监视控制系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)数据进行分析,建立了风电机组运行行为模型,提出了评估风电机组运行性能的指标。在此基础上,结合9台风电机组的SCADA数据,评估了运行性能。针对风电机组运行中出现的异常状态,分析了可能的原因,并提出了相应的维修建议。结果表明,该方法能够有效地分析SCADA数据,所提指标对提高风电场运维效率具有参考价值。     

基于故障风险水平的海上风电场机会维护策略

海上风电场的维修费用占发电总成本比例较高,为降低海上风电场的运维成本,在基于可靠度阈值的机会维护策略基础上,针对风电机组子系统间存在的故障相关性与子系统故障风险水平,提出了一种包含故障风险水平、可靠度双阈值和维护矩阵的海上风电场机会维护策略。首先,采用故障链模型对风电机组子系统间的故障关系进行描述,并建立起风电机组各子系统的可靠度模型,引入多级维护的概念,提出考虑故障风险水平的风电场机会维护策略优化模型,采用粒子群算法对子系统机会维护的风险因子进行优化,进而确定单台机组的维护策略。其次,综合考虑了海上可及性、备件库存等因素,提出了一种基于维护矩阵的海上风电场维护策略优化模型,该模型以单位时间总维修成本最小为目标函数,根据子系统的备件库存和故障风险水平来对维护策略进行动态调整。最后,以某海上风电场中单台风电机组为例,考虑故障风险水平的机会维护策略比传统机会维护策略可降低27%的费用率,并分析了可及率、多级维护等因素对风电场机会维护策略的影响,验证了基于故障风险水平的海上风电场机会维护策略在降低维护费用方面的有效性。     

基于故障率分析的继电保护系统状态检修策略

为了准确计算继电保护系统状态检修的具体检修周期,方便运维人员安排检修计划,提出了一种基于故障率分析的继电保护系统状态检修策略。根据历史数据拟合其基础故障率模型,分别考虑中长期和短期等因素的影响,形成修正后的继电保护系统实际故障率模型。在此基础上,结合工程应用经验和相关导则,通过设立累积故障率门槛值,计算具体的检修周期。算例结果表明,所提出的状态检修策略可以为运维人员提供具体的检修周期,提高了检修的工程应用性。     

考虑不完全维修的风机齿轮箱优化检修策略

齿轮箱是风电机组中维修费用最高的部件之一,针对齿轮箱的状态检修策略研究对降低设备维修费用、提高可靠度具有关键作用。针对风机齿轮箱不完全维修这一现状,提出了一种基于比例强度模型的优化检修策略。该方法利用监测到的齿轮箱振动数据、温度数据及历史维修数据建立比例强度模型,确定齿轮箱的强度函数;然后采用物理规划方法权衡最小维修费用和最大可靠度两个优化目标函数,确定最优维修阈值,并制定最优维修策略。结合实际风电场故障数据和在线监测数据,对考虑不完全检修的优化检修策略进行仿真分析,结果验证了所提优化策略的有效性和合理性。     

海上双馈风电机组开路故障容错重构技术

为了降低海上风电场的度电成本,避免可及性差导致的维护困难,提出一种海上双馈风电机组开路故障的容错方法。首先,根据开路故障的位置特点给出不同的硬件重构方案。然后,针对转子侧变流器单相开路故障,优化故障后的三相四开关变频器调制信号,同时加入直流电压偏差,补偿故障引起的直流电容电压波动。仿真与实验结果表明,发生单相开路故障后,通过软、硬件容错技术可实现无冗余配置下的非备份式容错运行,提高机组的可用率。     

面向组合维修的海上风电场运行维护建模及仿真

海上风电场运行维护受环境条件制约,传统的陆上风电场运行维护评估方法并不适用于海上。为了解决这个问题,文中基于传统海上风电场运行维护流程,充分考虑组合维修的需求,构建了更加符合实际情况的海上风电场运行维护流程。将面向组合维修的运行维护流程划分为故障发现、备品运输和出海维修3个子模块,研究了3个子模块的数学模拟方法,并利用蒙特卡洛方法建立海上风电场运行维护模型。仿真结果表明,所建立的运行维护模型可以模拟海上风电场的运行维护情况,并能较为准确地推算可利用率、总发电量、损失发电量及运行维护成本等关键指标。同时,结合运行维护模型和灵敏度分析方法,可辅助运行维护船舶参数设计等运行维护策略的优化。     

基于PSO优化核主元分析的海上风电机组运行工况分类

海上风电机组运行环境复杂多变,对其工况进行分类可以提高机组运行健康状态评价的准确性,为制定合理的运行维护策略提供可靠依据。提出一种基于PSO优化核主元分析(KPCA)的多参数工况分类方法。针对核函数参数难以确定的问题,综合考虑类内散度和类间散度构建优化核参数的适应度函数,应用PSO算法对其进行寻优,将优化后的KPCA用于数据的特征提取,在此基础上采用模糊C-均值聚类(FCM)建立分类模型。通过对UCI数据库中的三组实验数据进行分类验证了该方法的有效性。最后,应用该方法对某海上风电场实测数据进行工况分类,并与PCA+FCM、KPCA+FCM两种方法进行比较。结果表明,提出方法的分类结果优于其他两种,能够得到清晰准确的分类结果,利于分工况建立准确的机组运行健康状态评价模型。     

基于杜鹃算法的变压器全寿命周期成本优化研究

变压器运维方式影响其运行可靠性和检修费用,进而影响全寿命周期成本。因此,优化运维策略对降低全生命周期成本具有重要的意义。采用威布尔分布的故障概率模型,提出了寿命效率指数概念并建立寿命效率指数模型来定量衡量检修延长变压器运行寿命的作用。分析了变压器从设计、购置、维修直到退役的全寿命周期成本。以全寿命周期年均成本最低为目标函数,在运行可靠性、检修程度和寿命效率指数等约束条件下,将杜鹃算法用于运维策略中检修时间、检修程度和运行寿命参数寻优,并将优化结果与粒子群算法(PSO)、遗传算法(GA)进行比较。结果表明杜鹃算法得出的结果更好,能进一步降低年均费用和提高寿命效率指数,可以为变压器实际运行与维护提供一定的参考依据。     

继电保护远程运维技术研究与应用

为加强变电二次设备专业管理、提高现场作业人员运维检修效率,对继电保护远程运维关键技术进行研究与总结。电网事故快速分析、二次回路可视化、二次设备实景展示与远方操作、装置故障智能诊断及检修辅助决策等远程运维技术的应用,可实现调度端电网故障智能分析与远程指挥,检修端二次设备在线诊断与远程运维,运维端二次设备在线监视与远方操作。最终实现信息共享、业务协同、精益管理,大大提高了设备检修运维工作效率及电网故障处置能力。