基于隨機(jī)故障序列分析及向量通用生成函數(shù)法的風(fēng)電場可用度評估研究.pdf

1、能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著全球人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷增長，因傳統(tǒng)能源開采、使用而帶來的環(huán)境問題日益凸顯。能源的開發(fā)及有效利用成為世界各國共同關(guān)注的問題。風(fēng)能具有蘊(yùn)藏豐富、分布廣泛、清潔可再生等優(yōu)點(diǎn)。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，近來年風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。
　　風(fēng)力機(jī)是風(fēng)電系統(tǒng)的核心裝備，它常年工作于野外。運(yùn)行環(huán)境惡劣、驅(qū)動載荷的不確定、隨機(jī)性和間歇性等特性增加了設(shè)備發(fā)生故障的概率。結(jié)構(gòu)尺寸的大型化也增加了風(fēng)力機(jī)維護(hù)的難度。

2、本文從風(fēng)力機(jī)及其零部件故障分析的角度出發(fā)，研究風(fēng)速、維修決策等因素對風(fēng)電場可用度的影響，論文主要研究工作如下：
　　(1)以可修復(fù)系統(tǒng)為對象，研究基于Petri網(wǎng)和線性邏輯(linear logic)理論的隨機(jī)故障序列分析方法。利用Petri網(wǎng)描述系統(tǒng)及其零部件的運(yùn)行、故障和維修過程；基于線性邏輯理論描述Petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)，全面反映變遷之間的并發(fā)、沖突等事件關(guān)系；通過定義Petri網(wǎng)模型的庫所狀態(tài)，進(jìn)行逆向推理和正向推理的迭代，直接

3、獲得局部變遷觸發(fā)順序，求解系統(tǒng)故障序列集。以風(fēng)力機(jī)制動系統(tǒng)為例，驗(yàn)證模型和算法的有效性。
　　(2)以可修復(fù)系統(tǒng)為對象，基于排隊(duì)論、有限狀態(tài)機(jī)理論與面向?qū)ο笏枷耄⒒赟imulink()的離散事件系統(tǒng)仿真模型。通過分析子系統(tǒng)的可靠性、維修性特征來評估系統(tǒng)的動態(tài)可用度?；赟imEvents的排隊(duì)系統(tǒng)模型描述子系統(tǒng)故障、等待以及維修等活動。根據(jù)隨機(jī)故障序列的分析結(jié)果，采用Stateflow框圖實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)及系統(tǒng)故障時(shí)序的可視化。通

4、過對各故障序列發(fā)生次數(shù)及其持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，求解系統(tǒng)動態(tài)可用度、累計(jì)故障時(shí)間、序列重要度等指標(biāo)，確定系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵部件?；趯?shí)例驗(yàn)證仿真模型和算法的有效性。
　　(3)研究由多臺風(fēng)力機(jī)組成的風(fēng)電場可用度評估問題，提出基于向量通用生成函數(shù)(vectoruniversal generating function)法的風(fēng)力機(jī)可用度評估模型?？紤]風(fēng)速、維修決策和備件策略等風(fēng)電場性能影響因素，應(yīng)用z-變換和復(fù)合算子求解風(fēng)力機(jī)的性能u-函數(shù)。