風力機SCADA數(shù)據(jù)預處理及運行狀態(tài)識別方法研究.pdf

1、隨著風電行業(yè)的飛速發(fā)展，單機容量不斷增加，單機成本也越來越高，風力機一旦發(fā)生故障，將加大風機制造商和風電場運營商的維護成本，同時各類風力機事故的出現(xiàn)也對風電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展帶來嚴重的負面影響。目前各國學者基于風力機SCADA數(shù)據(jù)挖掘?qū)︼L力機的運行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷方面開展了大量的工作，但由于SCADA數(shù)據(jù)中包含了大量的隨機信息不便處理，現(xiàn)有的研究也主要集中在理論與方法的探索階段。本文以某2MW直驅(qū)式風力機為對象，基于風力機原始SCADA數(shù)據(jù)

2、，建立了數(shù)據(jù)預處理方法并構(gòu)建了其評價策略，分析了風速的隨機性對風力機輸出功率的影響，繼而構(gòu)建了風力機性能劣化模型，為風力機設計和控制提供參考。所開展的主要研究工作如下：
　　為了從SCADA數(shù)據(jù)中獲得更明確的物理信息，更好地判斷風電機組運行狀態(tài)，分別將常規(guī)平均數(shù)法、最小二乘法和本文提出的非參數(shù)法（核密度—均值法）用于風電場SCADA數(shù)據(jù)預處理。建立了風電場SCADA數(shù)據(jù)預處理算法三個評價指標，包括1.物理特性一致性；2.采樣時間變

3、化穩(wěn)健性；3.采樣頻率變化穩(wěn)健性。設計了評價指標定量計算公式，用以評價各種預處理算法效果。基于核密度—均值法對全工況風電機組SCADA數(shù)據(jù)進行了預處理，分析了風電機組運行特性，包括風速與輸出功率、輪轂轉(zhuǎn)速的關系以及風能利用系數(shù)。
　　以“風—功率”關系模型為基礎，充分考慮風速變化和風向變化對功率波動的影響，定義了風速波動系數(shù)、風向波動系數(shù)和綜合影響因子，建立了風速波動—功率波動一維評價模型、風向波動—功率波動一維評價模型，以及風速