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        智能化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)研究

        2020-04-21 10:35:28
        通信電源技術(shù) 2020年5期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維風(fēng)機(jī)

        吳 巍

        (華能新能源股份有限公司蒙東分公司,內(nèi)蒙古 通遼 028000)

        0 引 言

        目前,隨著世界各國(guó)對(duì)環(huán)境污染的重視不斷加強(qiáng),清潔能源需求更加強(qiáng)烈,因此清潔能源發(fā)展不斷加快。風(fēng)力發(fā)電作為清潔能源最主要的組成部分,應(yīng)用前景廣闊。國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量已從最初的幾十千瓦發(fā)展為今天的兆瓦級(jí),風(fēng)電場(chǎng)也由初期的數(shù)百千瓦裝機(jī)容量發(fā)展為數(shù)十萬(wàn)千瓦裝機(jī)容量的大型風(fēng)電場(chǎng)。隨著風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量的逐漸增大和風(fēng)電在電力網(wǎng)架中的比例不斷升高,風(fēng)電場(chǎng)的智能運(yùn)行維護(hù)逐步成為一個(gè)新的課題。

        隨著人工智能、圖像識(shí)別等技術(shù)的飛速發(fā)展,加強(qiáng)其在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用,構(gòu)建設(shè)備狀態(tài)全景化、數(shù)據(jù)分析智能化、設(shè)備管理精益化風(fēng)電場(chǎng)變得不再遙不可及,最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)集中監(jiān)控、無(wú)人值班、少人值守、區(qū)域檢修的智慧風(fēng)場(chǎng)建設(shè),達(dá)到企業(yè)精準(zhǔn)、精細(xì)、經(jīng)濟(jì)化的管理要求,從而提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

        1 當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)方式

        1.1 風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)的主要內(nèi)容

        風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維主要包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、升壓站變電、配電設(shè)備和輸電線(xiàn)路等設(shè)備的巡檢與維護(hù)工作。

        1.1.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

        通過(guò)中控室的監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各項(xiàng)參數(shù)變化及運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常變化趨勢(shì)時(shí),通過(guò)監(jiān)控程序的單機(jī)監(jiān)控模式連續(xù)監(jiān)視該機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)、采集數(shù)據(jù)的變化情況,并根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的處理措施,預(yù)防設(shè)備損毀、風(fēng)機(jī)停運(yùn)等事故的發(fā)生。

        定期到每臺(tái)風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)將風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行,不僅要通過(guò)目視觀(guān)察等直觀(guān)方法對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組外觀(guān)進(jìn)行巡檢,還要耗費(fèi)大量時(shí)間登上風(fēng)機(jī)機(jī)艙對(duì)其內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行巡檢。若發(fā)現(xiàn)故障隱患,及時(shí)報(bào)告處理,查明原因,排除隱患,避免事故發(fā)生,減少經(jīng)濟(jì)損失。

        1.1.2 升壓站變電及配電設(shè)備

        運(yùn)行人員除通過(guò)中控室監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)升壓站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、事件信息監(jiān)控以外,還要定期巡檢升壓站變電及配電設(shè)備,記錄設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),根據(jù)運(yùn)行記錄制定相關(guān)的維護(hù)工作計(jì)劃?rùn)z修維護(hù)設(shè)備。

        1.1.3 集電線(xiàn)路

        風(fēng)電場(chǎng)地理位置偏僻、地形復(fù)雜、氣象條件惡劣、交通不便,一般采用人員登高或借助望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行巡檢,檢查線(xiàn)路上設(shè)備是否存在缺陷。同時(shí),由于風(fēng)電場(chǎng)的線(xiàn)路較桿塔位置分布較分散,設(shè)備負(fù)荷變化較大,無(wú)規(guī)律,且設(shè)備高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)氣象條件往往比較惡劣,輸送可靠性存在隱患。這時(shí)需要巡檢人員加大巡視檢查的力度,確保集電線(xiàn)路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。以上情況使得集電線(xiàn)路的運(yùn)維工作難度大,耗時(shí)長(zhǎng),安全風(fēng)險(xiǎn)高。

        1.2 小 結(jié)

        綜上所述,傳統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維方式主要依托人員巡檢和后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的方式實(shí)現(xiàn)。這種運(yùn)維方式過(guò)度依賴(lài)大量的專(zhuān)業(yè)人員,不但人員成本高,安全風(fēng)險(xiǎn)高,而且受各種條件限制存在巡檢盲區(qū),導(dǎo)致部分缺陷無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除,降低設(shè)備運(yùn)行可靠性而存在安全隱患,嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)運(yùn)行事故,導(dǎo)致整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)退出運(yùn)行,最終對(duì)電網(wǎng)整體架構(gòu)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。當(dāng)前,運(yùn)維方式存在智能化程度低、運(yùn)維成本高、安全隱患大等弊端。因此,現(xiàn)代風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維方式需要進(jìn)行深入改革,朝著更智能、更高效、更可靠、更安全的方面發(fā)展。

        2 智能化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)的目的

        依托人工智能、光纖傳感、大數(shù)據(jù)、定位導(dǎo)航等技術(shù),實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控、無(wú)人值班、少人值守、區(qū)域檢修的智慧風(fēng)電場(chǎng),開(kāi)創(chuàng)設(shè)備安全可靠、人員安全風(fēng)險(xiǎn)低、節(jié)本增效、管理精益高效新格局,提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

        3 智能化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)原則

        (1)強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)作用,建立裝備技術(shù)規(guī)范、裝備管理規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)體系,解決規(guī)模發(fā)展和深度應(yīng)用難題,提升運(yùn)檢管理質(zhì)效。

        (2)以強(qiáng)化設(shè)備本質(zhì)安全為核心,立足設(shè)備管理需求實(shí)際,推進(jìn)設(shè)備狀態(tài)深度感知,強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)防控,提升設(shè)備安全的可控、能控、在控水平。

        4 智能化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)措施

        (1)深度融合人工智能、光纖傳感、大數(shù)據(jù)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合、邊緣智能管控,構(gòu)建智慧風(fēng)機(jī)、智慧升壓站和智慧輸電線(xiàn)路,提升設(shè)備運(yùn)行的安全管控能力。

        (2)加快人工智能、圖像識(shí)別、紅外測(cè)溫、定位導(dǎo)航等技術(shù),在輸電線(xiàn)路、風(fēng)機(jī)內(nèi)設(shè)備和升壓站設(shè)備巡檢工作中的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別、自動(dòng)記錄、自主導(dǎo)航、遠(yuǎn)程遙控、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等功能,全面覆蓋風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備,提升巡檢效率,降低巡檢成本。

        (3)通過(guò)光纖傳感技術(shù)增加風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)手段,實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)全方位、立體化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),彌補(bǔ)風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)手段不足,提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行安全可靠性。

        (4)利用圖像識(shí)別和紅外測(cè)溫,實(shí)現(xiàn)缺陷檢查、人員行為識(shí)別、車(chē)輛行為識(shí)別、表計(jì)讀數(shù)和壓板位置狀態(tài)識(shí)別、安全區(qū)域在線(xiàn)分析、關(guān)鍵設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)等功能,增強(qiáng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)能力,增強(qiáng)人員作業(yè)進(jìn)度及作業(yè)安全管理[1]。

        (5)構(gòu)建升壓站、輸電線(xiàn)路精細(xì)化三維模型,便于檢修人員開(kāi)展檢修模擬和遠(yuǎn)程查勘工作,提高檢修人員的業(yè)務(wù)水平,提升檢修效率。

        (6)基于無(wú)人機(jī)、智能識(shí)別終端等物聯(lián)感知裝備的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的全方位感知,實(shí)現(xiàn)缺陷、故障的快速定位和及時(shí)處理。

        (7)建立大數(shù)據(jù)分析模型,根據(jù)設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及缺陷、故障、隱患等歷史數(shù)據(jù),自動(dòng)制定檢修計(jì)劃和檢修類(lèi)型。通過(guò)移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)檢修任務(wù)、檢修流程的自動(dòng)下發(fā)以及工作票、操作票移動(dòng)填報(bào)和審批,實(shí)現(xiàn)智能高效的管理模式。

        (8)結(jié)合設(shè)備運(yùn)行信息、地理信息等建立大數(shù)據(jù)分析模型,實(shí)現(xiàn)設(shè)備異常精準(zhǔn)定位、智能預(yù)警,提高維修人員的作業(yè)效率,降低設(shè)備故障的發(fā)生概率。

        (9)結(jié)合氣象、災(zāi)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、地形地貌,實(shí)現(xiàn)山火、覆冰、雷電等自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和影響范圍的智能分析,提前做好防控措施,減少自然災(zāi)害損失。

        (10)構(gòu)建試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)分析服務(wù),快速給出試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果并反饋至現(xiàn)場(chǎng)人員,自動(dòng)生成試驗(yàn)報(bào)告,提高試驗(yàn)效率,減少設(shè)備的停運(yùn)時(shí)間。

        (11)構(gòu)建儀器儀表校驗(yàn)管理服務(wù),全面管控儀器儀表準(zhǔn)確性、校驗(yàn)及時(shí)性,強(qiáng)化設(shè)備狀態(tài)動(dòng)態(tài)化評(píng)估,提升設(shè)備試驗(yàn)和檢修的科學(xué)性和有效性。

        (12)建立運(yùn)檢績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,持續(xù)提升設(shè)備缺陷、試驗(yàn)、故障等數(shù)據(jù)質(zhì)量,提升指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性,為設(shè)備狀態(tài)綜合評(píng)估提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

        (13)建立安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估量化模型,為技改大修項(xiàng)目?jī)?chǔ)備提供有效依據(jù)。

        (14)開(kāi)展全過(guò)程技術(shù)監(jiān)督管控,探索技術(shù)監(jiān)督大數(shù)據(jù)分析,提升技術(shù)監(jiān)督工作標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和精益化水平。

        5 智能化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)研究效果總結(jié)

        智能化風(fēng)電場(chǎng)不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控、設(shè)備廣泛互聯(lián)、狀態(tài)深度感知、數(shù)據(jù)融合貫通、資源開(kāi)放共享、管理精益高效,而且延長(zhǎng)了設(shè)備巡視周期,減少了巡檢人員,提升了巡檢技術(shù)水平,減輕了巡檢作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了巡檢效率,降低了風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維成本和巡視人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。

        智能化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維系統(tǒng)在實(shí)際巡檢工作過(guò)程中的優(yōu)勢(shì),如表1 所示。

        表1 智能化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維系統(tǒng)在實(shí)際巡檢工作過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)

        風(fēng)電場(chǎng)智能運(yùn)維系統(tǒng)的實(shí)施有助于延長(zhǎng)設(shè)備的人工巡視周期,實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的,減少運(yùn)行人員和巡檢人員數(shù)量,有效節(jié)約運(yùn)維成本,同時(shí)減少風(fēng)機(jī)停機(jī)時(shí)間,提高設(shè)備運(yùn)行效率,提升風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理水平。

        6 結(jié) 論

        通過(guò)研究智能化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)研究,有助于開(kāi)創(chuàng)設(shè)備安全可靠、管理精益高效的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)方式的新格局,有利于實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控、無(wú)人值班、少人值守、區(qū)域檢修的智慧風(fēng)電場(chǎng),提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力,也必將成為風(fēng)力發(fā)電事業(yè)高質(zhì)量快速發(fā)展的助推器。

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