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，隨著世界各國對環(huán)境污染的重視不斷加強，清潔能源需求更加強烈，因此清潔能源發(fā)展不斷加快。風力發(fā)電作為清潔能源最主要的組成部分，應(yīng)用前景廣闊。國內(nèi)風力發(fā)電機組的單機容量已從最初的幾十千瓦發(fā)展為今天的兆瓦級，風電場也由初期的數(shù)百千瓦裝機容量發(fā)展為數(shù)十萬千瓦裝機容量的大型風電場。隨著風電場裝機容量的逐漸增大和風電在電力網(wǎng)架中的比例不斷升高，風電場的智能運行維護逐步成為一個新的課題。

隨著人工智能、圖像識別等技術(shù)的飛速發(fā)展，加強其在風電產(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)備管理精益化風電場變得不再遙不可及，最終實現(xiàn)風電場集中監(jiān)控、無人值班、少人值守、區(qū)域檢修的智慧風場建設(shè)，達到企業(yè)精準、精細、經(jīng)濟化的管理要求，從而提高企業(yè)的核心競爭力。

1 當前風電場運行維護方式

1.1 風電場運行維護的主要內(nèi)容

風電場的運維主要包括風力發(fā)電機組、升壓站變電、配電設(shè)備和輸電線路等設(shè)備的巡檢與維護工作。

1.1.1 風力發(fā)電機組

通過中控室的監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視風力發(fā)電機組的各項參數(shù)變化及運行狀態(tài)。當發(fā)現(xiàn)異常變化趨勢時，通過監(jiān)控程序的單機監(jiān)控模式連續(xù)監(jiān)視該機組的運行狀態(tài)、采集數(shù)據(jù)的變化情況，并根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的處理措施，預(yù)防設(shè)備損毀、風機停運等事故的發(fā)生。

定期到每臺風機的現(xiàn)場將風機停止運行，不僅要通過目視觀察等直觀方法對風力發(fā)電機組外觀進行巡檢，還要耗費大量時間登上風機機艙對其內(nèi)部設(shè)備運行狀況進行巡檢。若發(fā)現(xiàn)故障隱患，及時報告處理，查明原因，排除隱患，避免事故發(fā)生，減少經(jīng)濟損失。

1.1.2 升壓站變電及配電設(shè)備

運行人員除通過中控室監(jiān)控系統(tǒng)對升壓站設(shè)備的運行狀態(tài)、運行數(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)備運行狀態(tài)，根據(jù)運行記錄制定相關(guān)的維護工作計劃檢修維護設(shè)備。

1.1.3 集電線路

風電場地理位置偏僻、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鏡進行巡檢，檢查線路上設(shè)備是否存在缺陷。同時，由于風電場的線路較桿塔位置分布較分散，設(shè)備負荷變化較大，無規(guī)律，且設(shè)備高負荷運行時氣象條件往往比較惡劣，輸送可靠性存在隱患。這時需要巡檢人員加大巡視檢查的力度，確保集電線路的安全穩(wěn)定運行。以上情況使得集電線路的運維工作難度大，耗時長，安全風險高。

1.2 小 結(jié)

綜上所述，傳統(tǒng)的風電場運維方式主要依托人員巡檢和后臺監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測的方式實現(xiàn)。這種運維方式過度依賴大量的專業(yè)人員，不但人員成本高，安全風險高，而且受各種條件限制存在巡檢盲區(qū)，導(dǎo)致部分缺陷無法及時發(fā)現(xiàn)和消除，降低設(shè)備運行可靠性而存在安全隱患，嚴重時甚至引發(fā)運行事故，導(dǎo)致整個風電場退出運行，最終對電網(wǎng)整體架構(gòu)的安全穩(wěn)定運行造成嚴重影響。當前，運維方式存在智能化程度低、運維成本高、安全隱患大等弊端。因此，現(xiàn)代風電場的運維方式需要進行深入改革，朝著更智能、更高效、更可靠、更安全的方面發(fā)展。

2 智能化風電場運行維護的目的

依托人工智能、光纖傳感、大數(shù)據(jù)、定位導(dǎo)航等技術(shù)，實現(xiàn)集中監(jiān)控、無人值班、少人值守、區(qū)域檢修的智慧風電場，開創(chuàng)設(shè)備安全可靠、人員安全風險低、節(jié)本增效、管理精益高效新格局，提高企業(yè)的核心競爭力。

3 智能化風電場運行維護原則

（1）強化標準引領(lǐng)作用，建立裝備技術(shù)規(guī)范、裝備管理規(guī)范的標準體系，解決規(guī)模發(fā)展和深度應(yīng)用難題，提升運檢管理質(zhì)效。

（2）以強化設(shè)備本質(zhì)安全為核心，立足設(shè)備管理需求實際，推進設(shè)備狀態(tài)深度感知，強化風險防控，提升設(shè)備安全的可控、能控、在控水平。

4 智能化風電場運行維護措施

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

（2）加快人工智能、圖像識別、紅外測溫、定位導(dǎo)航等技術(shù)，在輸電線路、風機內(nèi)設(shè)備和升壓站設(shè)備巡檢工作中的應(yīng)用，實現(xiàn)智能識別、自動記錄、自主導(dǎo)航、遠程遙控、風險預(yù)警等功能，全面覆蓋風電場設(shè)備，提升巡檢效率，降低巡檢成本。

（3）通過光纖傳感技術(shù)增加風機監(jiān)測手段，實現(xiàn)風機全方位、立體化實時監(jiān)測，彌補風機監(jiān)測手段不足，提高風機運行安全可靠性。

（4）利用圖像識別和紅外測溫，實現(xiàn)缺陷檢查、人員行為識別、車輛行為識別、表計讀數(shù)和壓板位置狀態(tài)識別、安全區(qū)域在線分析、關(guān)鍵設(shè)備溫度監(jiān)測等功能，增強設(shè)備的監(jiān)測能力，增強人員作業(yè)進度及作業(yè)安全管理[1]。

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

（6）基于無人機、智能識別終端等物聯(lián)感知裝備的現(xiàn)場應(yīng)用，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的全方位感知，實現(xiàn)缺陷、故障的快速定位和及時處理。

（7）建立大數(shù)據(jù)分析模型，根據(jù)設(shè)備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)及缺陷、故障、隱患等歷史數(shù)據(jù)，自動制定檢修計劃和檢修類型。通過移動終端實現(xiàn)檢修任務(wù)、檢修流程的自動下發(fā)以及工作票、操作票移動填報和審批，實現(xiàn)智能高效的管理模式。

（8）結(jié)合設(shè)備運行信息、地理信息等建立大數(shù)據(jù)分析模型，實現(xiàn)設(shè)備異常精準定位、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)測數(shù)據(jù)以及拓撲結(jié)構(gòu)、地形地貌，實現(xiàn)山火、覆冰、雷電等自然災(zāi)害風險預(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)建試驗檢測數(shù)據(jù)自動分析服務(wù)，快速給出試驗檢測結(jié)果并反饋至現(xiàn)場人員，自動生成試驗報告，提高試驗效率，減少設(shè)備的停運時間。

（11）構(gòu)建儀器儀表校驗管理服務(wù)，全面管控儀器儀表準確性、校驗及時性，強化設(shè)備狀態(tài)動態(tài)化評估，提升設(shè)備試驗和檢修的科學性和有效性。

（12）建立運檢績效評價指標體系，持續(xù)提升設(shè)備缺陷、試驗、故障等數(shù)據(jù)質(zhì)量，提升指標數(shù)據(jù)統(tǒng)計的準確性，為設(shè)備狀態(tài)綜合評估提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

（13）建立安全風險評估量化模型，為技改大修項目儲備提供有效依據(jù)。

（14）開展全過程技術(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)督工作標準化、規(guī)范化和精益化水平。

5 智能化風電場運行維護研究效果總結(jié)

智能化風電場不僅實現(xiàn)了設(shè)備實時監(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、資源開放共享、管理精益高效，而且延長了設(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)勞動強度，提高了巡檢效率，降低了風電場運維成本和巡視人員的安全風險。

智能化風電場運維系統(tǒng)在實際巡檢工作過程中的優(yōu)勢，如表1 所示。

表1 智能化風電場運維系統(tǒng)在實際巡檢工作過程中的優(yōu)勢

風電場智能運維系統(tǒng)的實施有助于延長設(shè)備的人工巡視周期，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)控的目的，減少運行人員和巡檢人員數(shù)量，有效節(jié)約運維成本，同時減少風機停機時間，提高設(shè)備運行效率，提升風電場運維管理水平。

6 結(jié) 論

通過研究智能化風電場運行維護系統(tǒng)研究，有助于開創(chuàng)設(shè)備安全可靠、管理精益高效的風電場運行維護方式的新格局，有利于實現(xiàn)集中監(jiān)控、無人值班、少人值守、區(qū)域檢修的智慧風電場，提高企業(yè)的核心競爭力，也必將成為風力發(fā)電事業(yè)高質(zhì)量快速發(fā)展的助推器。