基于风机健康系数的风电设备状态监测方法.pdf

第 卷 第 期 33 7 可再生能源 Vol.33 No.7 年 月 2015 7 Renewable Energy Resources Jul. 2015 基于风机健康系数的风电设备状态监测方法 吕跃刚， 吴子晗， 陈敏娜 （华北电力大学 控制与计算机工程学院， 北京 102206） 摘 要： 风电场的数据采集与监视控制 （SCADA ） 系统包含风机关键部件的大量运行信息， 通过科学分析 SCADA 数据可以评估风电机组的健康状态，并对潜在的故障进行预测。文章讨论了一种风电SCADA 数据的预 处理方法，提出了一种基于最小二乘法的风机健康系数计算方法，讨论了相应设备的健康状态监测标准。 基于 两台 1.5 MW 风电机组发生故障前后的SCADA 数据，通过Matlab 验证了该方法的实用性。 该方法能够清晰地 反映风机是否存在故障以及故障的严重程度。 关键词： 数据采集与监视控制； 风机健康系数； 状态监测； 最小二乘法 中图分类号： 文献标志码： 文章编号： （ ） TK89 A 1671-5292 2015 07-1027-06 DOI:10.13941/ki.21-1469/tk.2015.07.011 0 引言 化、 电网限电、湍流等因素影响，风机各类运行参 近年来，风电装机容量快速增长，在降低运行 数变化较大， 个别数据甚至无法反映风机的真实 维护成本的基础上提高对风机状态监测能力的问 运行情况。如果采用所有数据作为计算依据，可能 题越来越被关注。 现有的风机状态监测主要采用 导致计算结果失真，因此首先要对数据进行筛选。 在风机上安装价格不菲的传感器采集数据，再通 参照IEC 标准的相关规定， 须要剔除过风速、风 [1] 过配套软件进行分析的方法来实现。 对于一个装 机故障停机、人工停机等情况下的数据 。 在实际 机数量较多的风场来说，这是一笔不小的投资。 研究SCADA 数据时发现， 在风机刚切入运行时 然而， 风电场都装有数据采集与监视控制 输出功率与风速对应关系较差。 这与低风速时风 （SCADA ）系统，该系统中含有风机运行过程中的 机受湍流影响较明显而导致风机出力不稳定有 大量重要数据。 目前，风电场运行人员主要通过 关， 也与机舱风速仪在低风速时测量误差较大有 [2] SCADA 系统监控风电设备的运行或者复位等简 关 。 因此，本文的研究将风速4 m/s 以下及发电 单的故障， 对SCADA 系统每天采集的大量数据 机功率低于20 kW 的数据剔除。 没有进行充分的利用和分析。 1.2 数据预处理 为了通过SCADA 数据判断风电设备的健康 风电机组通过风轮捕获风能， 并将风能转换 状态， 本文首先通过数据预处理挖掘出SCADA 为机械能，最后通过发电机将机械能转换为电能。 数据间的隐藏关系。并以预处理后的数据为基础， 一旦风机受到内部故障影响或者风速湍流等外界 通过最小