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风电机组海量SCADA数据的应用分析

内容来源:机械设计与制造工程杂志      浏览次数:119      更新时间:2019-03-19

                                           李〓群,杨〓宁,李〓丹,安天瑜,张晓华
                                      (国家电网有限公司东北分部,辽宁 沈阳〓110180)
摘要:首先运用SCADA分析风电机组的运行数据,然后利用MSET对风电机组齿轮箱轴温进行状态估计,最后获得轴温的估计值。通过滑动窗口残差统计方法获得轴温真实值与估计值之间的残差,残差均值曲线能够显示齿轮箱实时的轴温,当残差均值超出设定的阈值时,系统报警。实验结果证明该方法能实时监测风电机组齿轮箱的运行状态。
关键词:风电机组;SCADA数据;MSET建模;应用分析
中图分类号:TM614〓文献标识码:A〓文章编号:2095-509X(2018)12-0111-04

 风力发电的应用,是国家发展绿色经济的重要标志,其发展日益受到世界各国的重视。风电机组的装机容量越来越大,结构日趋复杂,对供电可靠性要求也逐渐提高,随之而来的是一个迫切需要解决的问题——如何确保机组安全运行?本文从宏观角度入手研究风电机组海量SCADA(supervisory control and data acquisition,数据采集与监视控制系统)数据的应用情况,在此基础上利用SCADA 数据对风电机组进行可靠性评估和故障预测,为减少停机次数、保证可靠运行提供理论指导。根据风力发电机组的研究现状,一些研究者利用SCADA数据对风电机组的故障进行了研究,然而这些研究结果存在着诊断结果与具体研究内容相互分离的问题,他们在研究期间并没有对与上述因素有关的数据信息进行有效融合。本文通过SCADA数据分析机组运行情况,采用MSET(multivariate state estimation technique)方法对风电机组的齿轮箱轴温进行运行状态估计,得出最佳估计值,通过滑动窗口残差统计方法来进一步分析其真实值与估计值之间的残差,以上述过程中出现的残差变化作为依据对残差均值的阈值区间进行科学的定义。文中对观测向量人为地加入温度偏移来模拟齿轮箱的故障,同时对模拟的故障进行仿真研究。系统会在残差超出阈值区间时进行预警,这时工作人员将对齿轮箱存在的隐患进行检查。仿真结果显示,通过这种方法能够及时找到齿轮箱存在的异常,从而有效实现对齿轮箱的在线状态监测。

1〓风电机组基本组成分析
风力发电机组是将风能转化为机械能再产生电能的设备。随着技术水平的提升,增大风机容量、采用新的结构与材料、发展直驱技术及变速变桨恒频发电技术成为世界风电技术研究的热点。
风机的结构根据机组类型的不同有所不同,但总体来说是类似的,风轮、机舱、塔架和基础构成了其基本框架。图1 所示为异步风力发电机组的基本结构。

图1〓风力发电机组结构图

2〓〖ZK(〗风电机组SCADA系统的构成及MSET建模方法
2.1〓风电机组SCADA系统的构成
风电机组的SCADA系统包括测量、通信、控〖CM)〗

.....

基金项目:国家自然科学基金资助项目(51307109)
作者简介:李群(1971—),男,黑龙江齐齐哈尔人,国家电网有限公司东北分部高级工程师,主要研究方向为电力系统及其自动化、新能源消纳。

文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289)

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