一、主控系统对现场运维的重要作用
风电机组是在无干预的情况下自动完成等风检测、启机并网、正常发电和保护停机等功能。在小风或无风,机组发负功时,自动停机进入等风状态;当风速达到启动风速以上, 自动启机、并网发电。
停机分为两种:正常停机和保护停机。除小风停机和人为手动停机外,多数属于保护停机。按消除停机所采取方式的不同,保护停机可分为两种,一种是无需人为干预,在适当条件下,由主控发出复位命令,能自动复位并网的保护停机。如:塔筒共振、一级振动、高风切除和电网故障等;另一种是需人为干预(故障处理、维修或部件更换等)的保护停机。如:“变桨驱动器故障”、“充电器故障”以及“齿轮油冷却风扇故障”等等。停机后,及时、迅速地进行机组维修和复位启机,有利于提高机组利用率和发电量。
1、主控系统报故障准确对机组维修的重要作用
当外部不满足机组运行条件,或机组自身出现故障时,运行机组自动报故障停机。停机故障信息可通过人机界面,主控调试软件,或SCADA后台软件进行查看。现场维修人员主要根据主控所采集的各种信息分析、判断和排除机组故障。但是,如果主控程序设计够不完善,停机逻辑不够明晰、主控参数设置不合理,或主控硬件抗干扰能力弱等都会造成主控报故障不准确,出现误报故障。这不仅会降低利用率和发电量,增加分析、判断机组故障的时间,还会造成部件的错误更换,增加备件用量等。因此,主控报故障准确对故障处理起着重要作用,直接关系到现场故障处理效率和运维成本。
主控系统报故障准确是主控的基本功能,并对现场运维起着极其重要的作用。在判断主控优劣时,应抓住软件的完善程度和硬件的抗干扰能力等,把主控报故障准确,满足现场机组维修和维护要求,现场使用方便放在首位。在这些基本功能得到充分实现的前提下,再进一步通过主控系统实现机组的“人工智能”和“超感知”能力等,否则,将得不偿失。
2、主控数据采集与储存对运维的作用
主控的信息采集与储存同机组维修密切相连。例如:机组的某个温度传感器出现了瞬间跳变,主控会报“温度传感器故障”停机,因在主控中详细记载了每一个温度传感器近期12个月、一个月、一天之内及20年的最高值、最低值和平均值,并且把近期毫秒级的故障变动都会捕捉到主控之中。分析、检查故障时通过人机界面、后台SCADA或主控调试软件,检查到某个温度传感器的故障跳变及数值,以便迅速锁定“温度传感器故障”的故障来源。再如:在登机进行定检维护时,依据主轴刹车器的维护记录,如发现某机组主轴刹车片磨损太快,在主控中可迅速查明近期的刹车器动作次数,及机组近期的所有故障信息,便于分析和查明磨损太快的原因,还可能发现先前没有发现的问题,或机组的潜在故障等。
3、利用主控实现远程故障诊断与机组容错运行
通过主控系统的多级权限管理,在风电场的集中监控室,或远程控制中心对机组进行远程操控,以适当的方式实现远程故障诊断和远程技术指导;实现“集中监控,区域维修”指挥现场;以容错运行的方式实现机组远程故障处理。这些功能和目标的实现均依赖于主控程序和后台软件,而主控系统又在其中起着关键性的作用。
在风电场的集控室,或远程控制中心,还可以修改主控参数与操作变频器的调试软件相结合,实现对双馈机组变频器的疑难故障诊断;进行远程技术指导,协助现场人员判断变频器故障和发电机故障等。
二、利用在线状态监测系统协助现场运维
如今国内对采用状态监测进行故障诊断的研究较多。利用专门的在线检测传感器、主控系统,或SCADA后台软件所采集到的数据,监测传动系统、发电机系统等的内部故障,优化维修策略、减少非计划停机次数和降低机组的运行维护费用等。在线状态监测系统能对系统的各种机械参数和电气参数等进行监测,并将采集到的数据进行分析处理,从而正确定位各系统的故障,及时判断部件存在的问题和隐患。通过油液监测、振动监测、温度监测、应变力监测等。对主轴、齿轮箱、发电机变频器、叶片和螺栓等部件进行监测。
风电机组故障原因复杂,故障原因和故障机理之间存在着极大的不确定性,可通过人工智能的方法来诊断机组的故障,因此,故障诊断方法可以分为两大类:基于数学模型的方法;基于人工智能的方法。还可以利用状态监测进行故障诊断以及风电机组预防性机会维修策略等,在线状态检测系统与现场机组维修与定期维护配合,不断通过现场实践得到验证和经验总结,给现场运维以辅助。