專利名稱：一種基于多級診斷的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種指導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)工作的智能信息系統(tǒng)，尤其涉及一種維護(hù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是一種包含材料、電氣、機(jī)械、控制、通信等多學(xué)科，技術(shù)含量高的復(fù)雜系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部包括高低壓電氣器件、高低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械器件、智能控制器件、緊固件、結(jié)構(gòu)件、電線電纜、通信線纜等部件，運(yùn)行內(nèi)部工況復(fù)雜。同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組架設(shè)在高海拔、低溫、大風(fēng)沙、高鹽霧、冰凍、強(qiáng)磁場等惡劣的環(huán)境中運(yùn)行，外部環(huán)境對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行工況有嚴(yán)重影響。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行復(fù)雜性對風(fēng)電機(jī)組的維護(hù)提出了充分性要求。同時(shí)，作為一種并入國家電網(wǎng)的大型發(fā)電設(shè)備，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性直接影響到國家電網(wǎng)的穩(wěn)定性和國家基礎(chǔ)設(shè)施的安全可靠。這對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)提出了必要性要求。目前，已有的設(shè)備故障 檢測與診斷設(shè)備，多是從設(shè)備自身的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括聲音、振動(dòng)、電流、電壓等信號判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障。其局限性在于只能考慮單臺設(shè)備本身的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，且必須通過專家的經(jīng)驗(yàn)或?qū)＜蚁到y(tǒng)的分析給出結(jié)論。這種方法沒有考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所在內(nèi)、外部環(huán)境的共性因素對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響，也不利于快速分析，給出維護(hù)建議。從風(fēng)機(jī)實(shí)際維護(hù)的需求出發(fā)，給出實(shí)際的操作票，能夠規(guī)范維護(hù)操作，降低人為因素對風(fēng)機(jī)維護(hù)的不利影響。同時(shí)，考慮不同級別的維護(hù)操作對象和側(cè)重點(diǎn)不同，分級的操作票可以針對各級維護(hù)人員給出維護(hù)指導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是:提出一種針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的多級診斷維護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)分級的將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)共性因素(如器件批次、結(jié)構(gòu)共性、產(chǎn)品生命周期等)和外部環(huán)境共性因素(如所在電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境、所在區(qū)域氣象、氣候共性條件等)納入維護(hù)系統(tǒng)，診斷運(yùn)行狀況、辨識故障點(diǎn)，并分級輸出診斷報(bào)告、故障分析和維護(hù)建議。該系統(tǒng)充分利用共性條件帶來的相關(guān)性，通過數(shù)據(jù)的不斷積累，系統(tǒng)不斷學(xué)習(xí)，提高診斷系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種基于分級診斷的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有四級的體系架構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)和功能如下:(I)風(fēng)電機(jī)組級維護(hù)系統(tǒng)，布置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部。主要針對單臺風(fēng)機(jī)的運(yùn)行記錄，從故障代碼、故障歷史、維護(hù)歷史等信息給出單臺風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)診斷信息，生成單臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行記錄和單臺風(fēng)機(jī)維護(hù)操作票。(2)風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)，布置在風(fēng)電場中控室。針對風(fēng)場的運(yùn)行周期、即時(shí)和歷史氣象、電網(wǎng)環(huán)境、風(fēng)場地理位置、接入點(diǎn)環(huán)境相關(guān)的共性信息，結(jié)合單臺風(fēng)機(jī)診斷信息，更新風(fēng)機(jī)可靠性模型數(shù)據(jù)庫，維護(hù)風(fēng)場可靠性模型庫，同時(shí)上傳風(fēng)場內(nèi)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)記錄至片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)。針對風(fēng)場管理，生成風(fēng)場運(yùn)行狀況報(bào)告、單臺風(fēng)機(jī)診斷報(bào)告、單臺風(fēng)機(jī)故障分析、風(fēng)場維護(hù)操作票等文件。(3)片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)，布置在風(fēng)機(jī)集群監(jiān)控中心。針對大區(qū)的氣候狀況，整體電網(wǎng)環(huán)境等風(fēng)電場集群或片區(qū)相關(guān)的共性信息，更新片區(qū)級可靠性數(shù)據(jù)庫，同時(shí)維護(hù)片區(qū)級模塊轄區(qū)內(nèi)風(fēng)場的可靠性模型數(shù)據(jù)庫，向廠家級維護(hù)系統(tǒng)上傳片區(qū)內(nèi)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，生成片區(qū)運(yùn)行報(bào)告、片區(qū)維護(hù)操作票。(4)廠家級維護(hù)系統(tǒng)，布置在風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家。針對系列化機(jī)型的結(jié)構(gòu)、器件性能的相近性，統(tǒng)計(jì)匯集的歷史數(shù)據(jù)，更新機(jī)型可靠性數(shù)據(jù)庫，并向下維護(hù)各級可靠性數(shù)據(jù)庫，同時(shí)給出整體機(jī)型運(yùn)行報(bào)告、維護(hù)報(bào)告。


圖1:基于多級診斷的風(fēng)電機(jī)組維護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖1.風(fēng)電機(jī)組級維護(hù)系統(tǒng)，2.風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)，3.片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)，4.廠家級維護(hù)系統(tǒng)，5.布置在電場其他機(jī)組的維護(hù)系統(tǒng)，6.布置在其他風(fēng)電場的風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)，
7.布置在其他片區(qū)的片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)圖2:多級診斷維護(hù)系統(tǒng)的外部信息接口圖1.風(fēng)電機(jī)組級維護(hù)系統(tǒng)，2.風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)，3.片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)，4.廠家級維護(hù)系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明所述維護(hù)系統(tǒng)分為四級，如圖1所示。各級維護(hù)系統(tǒng)的布置方式為:1.風(fēng)電機(jī)組級維護(hù)系統(tǒng)布置在風(fēng)電機(jī)組塔筒內(nèi)部，其載體可以為風(fēng)電機(jī)組主控可編程邏輯控制器，也可以為專用工控機(jī)。2.風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)布置在風(fēng)電場主控室，其載體可以為SCADA系統(tǒng)服務(wù)器，也可以為工控機(jī)。2.風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)與1.風(fēng)電機(jī)組級維護(hù)以及5.布置在電場其他機(jī)組的維護(hù)系統(tǒng)通過風(fēng)電場內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)連接。3.片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)可以布置在片區(qū)維護(hù)中心，也可以布置在廠家維護(hù)中心，其邏輯上劃歸為片區(qū)級別。3.片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)與所轄片區(qū)內(nèi)2.風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)及6.布置在其他風(fēng)電場的風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)通過廣域網(wǎng)連接，4.廠家級維護(hù)系統(tǒng)布置在風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)廠商維護(hù)中心，4.廠家級維護(hù)系統(tǒng)與所有3.片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)及7.布置在其他片區(qū)的片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)通過廣域網(wǎng)連接，通信數(shù)據(jù)采取縱向加密措施。通過如此布置方式，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)廠家對其所屬全部風(fēng)電機(jī)組分級別互聯(lián)，能在充分采納運(yùn)行風(fēng)機(jī)各類共性影響因素的前提下實(shí)現(xiàn)有效診斷維護(hù)。本發(fā)明所述各級維護(hù)系統(tǒng)向各級維護(hù)人員輸出本級運(yùn)行報(bào)告和維護(hù)操作票，供各級維護(hù)人員評估風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，制定維護(hù)計(jì)劃，安排維護(hù)操作，按操作票維護(hù)風(fēng)機(jī)。各級維護(hù)系統(tǒng)的信息接口如圖2所示:
1.風(fēng)電機(jī)組級維護(hù)系統(tǒng)主要接收風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)上傳的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行日志、故障記錄和維護(hù)記錄。1.風(fēng)電機(jī)組級維護(hù)系統(tǒng)通過分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，辨識故障，載入維護(hù)記錄等綜合手段提取特征值與自身所包含的針對本臺風(fēng)機(jī)的可靠性模型數(shù)據(jù)庫比對，生成針對
1.風(fēng)電機(jī)組級維護(hù)系統(tǒng)所在風(fēng)電機(jī)組的單臺風(fēng)機(jī)故障報(bào)告和單臺風(fēng)機(jī)維護(hù)操作票。單臺風(fēng)機(jī)故障報(bào)告主要記述本臺風(fēng)機(jī)發(fā)生的故障類型、故障名稱、故障時(shí)間、故障可能的原因、本機(jī)同一故障發(fā)生的統(tǒng)計(jì)次數(shù)、歷次故障時(shí)間、工況分布等；以及同一故障在同一風(fēng)電場、同一片區(qū)和同一機(jī)型發(fā)生的地區(qū)分布、時(shí)間分布、工況分布、統(tǒng)計(jì)次數(shù)、統(tǒng)計(jì)間隔時(shí)間、平均概率、平均維護(hù)修復(fù)時(shí)間等。單臺風(fēng)機(jī)維護(hù)操作票主要記述修復(fù)故障或日常維護(hù)所需材料、工序步驟、注意事項(xiàng)等。同時(shí)，1.風(fēng)電機(jī)組級維護(hù)系統(tǒng)還向上級風(fēng)電場維護(hù)系統(tǒng)上傳風(fēng)機(jī)運(yùn)行日志，為上級維護(hù)系統(tǒng)提供統(tǒng)計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)。2.風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)主要接收來自風(fēng)電場內(nèi)各風(fēng)機(jī)的運(yùn)行日志、風(fēng)電場氣象歷史記錄、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)接入三相電流、三相電壓、電網(wǎng)頻率、電能質(zhì)量等數(shù)據(jù)，結(jié)合電網(wǎng)調(diào)度指令，生成風(fēng)電場運(yùn)行日志和風(fēng)電場級維護(hù)操作票。風(fēng)電場級維護(hù)操作票主要安排風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)機(jī)維護(hù)的優(yōu)先級、以天計(jì)時(shí)間尺度的維護(hù)計(jì)劃、備料準(zhǔn)備、工序、注意事項(xiàng)等。2.風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)同時(shí)向所屬3.片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)發(fā)送運(yùn)行日志，根據(jù)全風(fēng)電場的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)更新維護(hù)下級1.風(fēng)電機(jī)組級維護(hù)系統(tǒng)的可靠性模型數(shù)據(jù)庫。3.片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)主要接收所屬各2.風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)發(fā)送過來的運(yùn)行日志，同時(shí)接收所在片區(qū)的氣象歷史記錄、氣象預(yù)報(bào)、電網(wǎng)運(yùn)行信息。統(tǒng)計(jì)生成片區(qū)運(yùn)行報(bào)告，片區(qū)故障分析報(bào)告和片區(qū)維護(hù)操作票。片區(qū)維護(hù)操作票主要安排以周為時(shí)間尺度的維護(hù)計(jì)劃。3.片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)將運(yùn)行日志發(fā)送給4.廠家級維護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)根據(jù)全片區(qū)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)更新維護(hù)下級2.風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)的可靠性模型數(shù)據(jù)庫。4.廠家級維護(hù)系統(tǒng)分機(jī)型接收所有片區(qū)的運(yùn)行日志，接受生產(chǎn)商更新的機(jī)型可靠性模型和機(jī)型維護(hù)數(shù)據(jù)庫，生成機(jī)型總體運(yùn)行報(bào)告、機(jī)型故障分析報(bào)告和機(jī)型維護(hù)操作票。機(jī)型維護(hù)操作票主要安排以月為時(shí)間尺度的維護(hù)計(jì)劃。同時(shí)，4.廠家級維護(hù)系統(tǒng)更新維護(hù)下級3.片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)的可靠性模型數(shù)據(jù)庫。
權(quán)利要求
1.一種基于分級診斷的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)分為布置在風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部的風(fēng)電機(jī)組級維護(hù)系統(tǒng)、布置在風(fēng)電場中控室的風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)、布置在風(fēng)場集群控制中心的片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)和布置在設(shè)備制造商維護(hù)中心的廠家級維護(hù)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分級診斷的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:各級維護(hù)系統(tǒng)給出本級維護(hù)操作票，指導(dǎo)單臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)場、風(fēng)場集群、整體機(jī)型的檢查、故障處理和日常維護(hù)工作。
全文摘要
本發(fā)明提出一種多級診斷的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用多級故障診斷機(jī)制，考慮不同層面共性因素對風(fēng)機(jī)運(yùn)行的影響，將維護(hù)系統(tǒng)分為布置在風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部的風(fēng)電機(jī)組級維護(hù)系統(tǒng)、布置在風(fēng)電場中控室的風(fēng)電場級維護(hù)系統(tǒng)、布置在風(fēng)場集群控制中心的片區(qū)級維護(hù)系統(tǒng)和布置在設(shè)備制造商維護(hù)中心的廠家級維護(hù)系統(tǒng)。通過將不同級別范圍內(nèi)的共性影響因素納入維護(hù)系統(tǒng)的特征庫，逐級更新維護(hù)特征庫的方法，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀況分析、故障辨識，分級給出運(yùn)行記錄和維護(hù)操作票。
文檔編號F03D11/00GK103161681SQ20111041291
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者田淑娟, 黃凌翔 申請人:湘潭大學(xué)