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

1、變槳系統(tǒng)是風電機組重要的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，變槳系統(tǒng)能否正常運行直接影響機組的安全穩(wěn)定運行，而風電機組多工作環(huán)境惡劣地區(qū)，經(jīng)常出現(xiàn)大風、強風，同時包括突來陣風情況，而變槳系統(tǒng)的主要功能是捕捉風能，最大限度的利用風能，環(huán)境對該系統(tǒng)的影響更加明顯。如果不提供行之有效的預(yù)警方案，當變槳系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，我們在難以展開維修工作的同時，也對風電場造成重大的經(jīng)濟損失，因此針對變槳系統(tǒng)的典型故障制定有效的預(yù)警方案，不僅能夠及時準確的預(yù)警故障信息，避免發(fā)生嚴重的

2、故障情況，而且保證機組的運行的經(jīng)濟性。
　　現(xiàn)在國內(nèi)外針對大型復(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，舉例來講，對于變槳角度故障設(shè)定單一閾值，未考慮到突來陣風的影響，提出報警但實際并未引起故障;對于變槳電機溫度故障來講，設(shè)定單一閾值預(yù)警限，未考慮到環(huán)境溫度和風速對變槳電機運行溫度的影響

3、，而出現(xiàn)誤報警率高等問題。由于存在各種問題，導(dǎo)致無法合理預(yù)警故障信息，不利于機組的穩(wěn)定運行。
　　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，通過建立FMEA和故障樹分析，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)的大量歷史和實測數(shù)據(jù)，針對三種典型故障分別提出預(yù)警方案，以便抑制或解決誤報警和不報警情況。針對變槳角度故障，提出基于最小二乘法擬合歷史數(shù)據(jù)曲線，形成正常運行狀態(tài)下模型，采用基于歐氏距離的方法確定單個葉片的正常

4、工作角度范圍;對兩個以上葉片角度差的處理方法采用歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析的方法，確定閾值預(yù)警限，同時采用滑動窗口的方法計算故障異常率，以此作為預(yù)警指標，可以通過觀察故障率的走勢，判斷是否出現(xiàn)故障情況。該方法相對于以閾值作為預(yù)警指標的方法，能夠有效預(yù)警的同時，可以觀測到故障異常率的發(fā)展趨勢，降低誤報警率，保證機組的穩(wěn)定運行。針對變槳轉(zhuǎn)矩故障，提出基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的方法設(shè)定閾值預(yù)警限，通過采用殘差置信區(qū)間的方法設(shè)定預(yù)警指標，通過計算殘差的平均值

5、和標準差來觀察是否超出設(shè)定的置信區(qū)間范圍來判斷是否出現(xiàn)故障情況。該方法簡單有效，從平均值和標準差的角度出發(fā)，減少了異常數(shù)據(jù)對分析的影響，同時可以看出整體趨勢的發(fā)展情況，便于總體分析。針對變槳電機溫度故障，提出基于區(qū)間劃分的方法，為了避免環(huán)境溫度對變槳電機運行溫度的影響，提出基于風速和變槳電機與環(huán)境溫度差作為劃分依據(jù)，將整體工況劃分為m*n個區(qū)間，針對每個區(qū)間基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析設(shè)定上下預(yù)警限，基于滑動窗口計算故障異常率作為報警指標。該方法將