宋坤 齊剛 王永文 余洋

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2106-5640-2742

摘? 要：為實(shí)現(xiàn)在電力網(wǎng)絡(luò)帶寬有限的情況下，將區(qū)域新能源集控管轄范圍內(nèi)數(shù)量龐大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)備的故障信息迅速、可靠地上送到集控中心，本文設(shè)計(jì)了一種基于時(shí)序數(shù)據(jù)的風(fēng)電集控故障信息上報(bào)系統(tǒng)，其主要用于將風(fēng)電場(chǎng)站側(cè)大量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障信息快速、可靠地上報(bào)到區(qū)域風(fēng)電集控中心。在上報(bào)前，將故障信息編碼成浮點(diǎn)型時(shí)序數(shù)據(jù)，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸后，在集控中心側(cè)進(jìn)行解碼、故障分析和實(shí)時(shí)的故障播報(bào)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)故障信息的穩(wěn)定、低延遲、高精度的網(wǎng)絡(luò)傳輸，滿足區(qū)域風(fēng)電場(chǎng)關(guān)鍵設(shè)備故障信息的及時(shí)上報(bào)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電集控? 風(fēng)機(jī)故障? 故障編碼? 時(shí)序數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：TP319? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2021）06（b）-0039-06

Fault Reporting System Design for Wind Power Centralized Control Based on Time Series Data

SONG Kun? QI Gang? WANG Yongwen? YU Yang

（GuoDian Nanjing Automation Co.， Ltd.， Nanjing，Jiangsu Province，211102 China）

Abstract： In order to quickly and reliably send the fault information of a large number of wind turbine equipment under the jurisdiction of regional new energy centralized control to the centralized control center under the condition of limited power network bandwidth， a wind power centralized control fault information reporting system based on time series data is designed in this paper. It is mainly used to quickly and reliably report a large number of wind turbine fault information at the station side of the wind farm to the regional wind power centralized control center. Before reporting， the fault information is encoded into floating-point timing data， which is transmitted through the network， decoded at the centralized control center side for fault analysis and real-time fault broadcasting. The system can realize stable， low delay and high-precision network transmission of fault information， and meet the timely reporting of fault information of key equipment in regional wind farm.

Key Words： Wind power centralized control; Fault of wind-driven generator; Fault coding; Time series data

近年來，我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，尤其是碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的確立，我國(guó)區(qū)域風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的規(guī)模日漸龐大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)（以下簡(jiǎn)稱“風(fēng)機(jī)”）的種類也繁多。如何有效地應(yīng)對(duì)區(qū)域內(nèi)風(fēng)電設(shè)備集中運(yùn)營(yíng)帶來的專業(yè)技術(shù)人才緊缺、風(fēng)機(jī)故障運(yùn)維等問題，成為風(fēng)電行業(yè)亟需解決的問題[1-2]。目前，各發(fā)電公司大多都建設(shè)了風(fēng)電遠(yuǎn)程集控中心，這已成為風(fēng)電行業(yè)轉(zhuǎn)增長(zhǎng)、調(diào)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化發(fā)展方式的共識(shí)[3-5]。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的故障實(shí)時(shí)上報(bào)給區(qū)域風(fēng)電集控中心，一是為了風(fēng)電集控中心能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控各風(fēng)電場(chǎng)站的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)地為設(shè)備運(yùn)維人員提供指導(dǎo);二是風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的海量歷史故障數(shù)據(jù)，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)分析人員利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、設(shè)備故障分析和診斷，甚至設(shè)備故障的提前預(yù)警提供保障[6-8]。因此，風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)設(shè)備的故障信息實(shí)時(shí)傳輸及準(zhǔn)確的播報(bào)，是保障風(fēng)電場(chǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段，也是整個(gè)區(qū)域風(fēng)電集控中心系統(tǒng)尤為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

時(shí)序數(shù)據(jù)是電力行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行、分析和設(shè)備診斷的重要支撐。近年來，時(shí)序數(shù)據(jù)的應(yīng)用越來越廣泛[9-10]。為此，本文設(shè)計(jì)了一種基于時(shí)序數(shù)據(jù)編碼的風(fēng)電集控系統(tǒng)故障上報(bào)系統(tǒng)，定義了4種風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障信息編碼規(guī)則。系統(tǒng)利用統(tǒng)一的故障編碼規(guī)則，將風(fēng)電場(chǎng)的故障信息經(jīng)過編碼、傳輸、解碼后上報(bào)給區(qū)域風(fēng)電集控中心，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)站故障信息的低延遲、高精度、大容量的網(wǎng)絡(luò)傳輸，滿足在同等帶寬條件下，區(qū)域內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)故障信息實(shí)時(shí)監(jiān)控及故障診斷的需求。

1? 故障上報(bào)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

充分利用時(shí)序數(shù)據(jù)傳輸速度快、占用空間小等優(yōu)勢(shì)，在風(fēng)電集控故障上報(bào)系統(tǒng)中，建立一套通用的故障信息編碼規(guī)則。在場(chǎng)站側(cè)進(jìn)行編碼，在集控中心側(cè)進(jìn)行解碼。為實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)，本文建立了從數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)到數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)解碼、故障上報(bào)等一整套規(guī)則和流程。

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

單臺(tái)風(fēng)機(jī)的故障經(jīng)過故障編碼后傳送到場(chǎng)站側(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絽^(qū)域風(fēng)電集控中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。故障偵測(cè)程序根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)點(diǎn)信息進(jìn)行故障解碼。解碼后的故障完整信息廣播到區(qū)域的集中監(jiān)控SCADA系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)故障的遠(yuǎn)程上報(bào)與監(jiān)控管理。同時(shí)，區(qū)域集控中心的故障時(shí)序數(shù)據(jù)同步共享到電力集團(tuán)的云端平臺(tái)，用于數(shù)據(jù)挖掘，支撐新能源診斷應(yīng)用。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

1.2 故障編碼規(guī)則及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)

通過分析各風(fēng)機(jī)廠家故障碼信息，總結(jié)設(shè)計(jì)了一套故障編碼規(guī)則。同一類型的風(fēng)機(jī)使用一套故障代碼庫(kù)，使用相同的故障編碼規(guī)則。本文提出了4種風(fēng)機(jī)故障偵測(cè)編碼規(guī)則，分別是比特型、代碼型、布爾型及限值型。通過設(shè)計(jì)的編碼規(guī)則，將風(fēng)電場(chǎng)站側(cè)風(fēng)機(jī)故障信息轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)庫(kù)的實(shí)時(shí)測(cè)點(diǎn)值，通過風(fēng)機(jī)向場(chǎng)站側(cè)實(shí)時(shí)庫(kù)傳輸數(shù)據(jù)，再由場(chǎng)站側(cè)實(shí)時(shí)庫(kù)向區(qū)域集控中心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)同步數(shù)值，提高故障數(shù)據(jù)時(shí)效性，保障數(shù)據(jù)安全。

如圖2所示，風(fēng)電場(chǎng)站側(cè)的故障信息如果以傳統(tǒng)報(bào)文方式向區(qū)域集控中心傳輸，受到故障報(bào)文長(zhǎng)度、故障數(shù)量多、有限的網(wǎng)路資源等條件限制，極大降低了故障上報(bào)的時(shí)效性、完整性及準(zhǔn)確性?；诠收暇幋a方式，在場(chǎng)站側(cè)直接將風(fēng)機(jī)故障轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)庫(kù)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)值，通過統(tǒng)一的通信規(guī)約，將故障信息以測(cè)點(diǎn)值的方式進(jìn)行傳輸。在區(qū)域集控側(cè)部署故障偵測(cè)解碼軟件，將故障測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)值轉(zhuǎn)化為完整的故障上報(bào)信息。這種方式有效地減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸資源，提高了故障上報(bào)區(qū)域集控的時(shí)效性和完整性。

1.3 數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)

基于故障編碼規(guī)則，設(shè)計(jì)了完整的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型，主要包括故障代碼庫(kù)、故障信息定義庫(kù)、故障結(jié)果庫(kù)。其中，故障代碼庫(kù)存儲(chǔ)基于編碼的各個(gè)故障代碼及與其對(duì)應(yīng)的故障具體信息。故障信息定義庫(kù)用于配置存儲(chǔ)各單臺(tái)風(fēng)機(jī)的故障配置信息，故障結(jié)果庫(kù)用于存儲(chǔ)解碼后的故障具體信息，如表1所示。

2? 故障編碼規(guī)則定義

故障編碼規(guī)則用于對(duì)風(fēng)機(jī)故障信息進(jìn)行編碼、解析。在場(chǎng)站側(cè)，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)備下具體的故障信息轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中測(cè)點(diǎn)值;在區(qū)域集控中心側(cè)，將測(cè)點(diǎn)值解析成具體故障信息。編碼與解碼過程互逆。

2.1 比特型故障偵測(cè)編碼規(guī)則定義

2.1.1 定義

比特型故障偵測(cè)編碼是指按照浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)的比特位區(qū)分不同故障的編碼和解碼方式。

2.1.2 傳輸方式

按照傳輸?shù)墓收蠑?shù)量，每臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)定n個(gè)浮點(diǎn)型實(shí)時(shí)測(cè)點(diǎn)，以O(shè)PC方式或者M(jìn)odBus規(guī)約傳送。

2.1.3 解析方式

每個(gè)單精度浮點(diǎn)型（Float）測(cè)點(diǎn)為32位（4字節(jié)，1Byte=8bit）二進(jìn)制數(shù)。這32位二進(jìn)制每一位的比特值代表一個(gè)故障，其中1代表故障發(fā)生，0代表故障未發(fā)生。實(shí)際應(yīng)用中，這32位只用其中的低31位，最高為符號(hào)位不用。那么一個(gè)測(cè)點(diǎn)值就可以表示0～31個(gè)故障。假設(shè)某臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)共有m個(gè)故障點(diǎn)，那需要采用n個(gè)浮點(diǎn)型測(cè)點(diǎn)。

（1）

注意，一個(gè)浮點(diǎn)型測(cè)點(diǎn)低字節(jié)在右，高字節(jié)在左。因此，假設(shè)第n個(gè)測(cè)點(diǎn)值不為0，那么先將這個(gè)浮點(diǎn)型數(shù)值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制比特?cái)?shù)組。假設(shè)第k個(gè)比特位值為1，那么其對(duì)應(yīng)某型風(fēng)機(jī)廠家的代碼表里第31×（n-1）+k個(gè)故障。

2.1.4 編碼實(shí)例說明

假設(shè)某一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)共有18個(gè)float測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)低31位比特位全部有效。傳輸?shù)?8個(gè)測(cè)點(diǎn)值分別為：0，0，1082130436，0，0，…

分析如下。

這臺(tái)風(fēng)機(jī)共傳輸了18×31=558個(gè)故障點(diǎn)位。

第1、2個(gè)測(cè)點(diǎn)都為0，float數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)為00000000 00000000 00000000 00000000和00000000 00000000 00000000 00000000。表示這2個(gè)測(cè)點(diǎn)各位代表的故障均未發(fā)生。

第3個(gè)測(cè)點(diǎn)>0，說明有故障發(fā)生。將第3個(gè)測(cè)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為：01000000 10000000 00000000 0000100。其余測(cè)點(diǎn)值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制全是 00000000 00000000 00000000 00000000，合計(jì)558個(gè)二進(jìn)制值。

那么第3個(gè)測(cè)點(diǎn)值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制值從低字節(jié)到高字節(jié)，發(fā)現(xiàn)第3、24、31比特位值為1，發(fā)生了故障。根據(jù)解析方式匹配風(fēng)機(jī)廠家故障代碼表得知第31×（3-1）+3=65、31×（3-1）+24=86、31×（3-1）+31=93個(gè)故障點(diǎn)位發(fā)生了故障。每隔一段時(shí)間刷新一下測(cè)點(diǎn)值，查看新增或者消缺后的故障。每個(gè)float測(cè)點(diǎn)最大使用31位二進(jìn)制位，所以最多傳輸31個(gè)故障。

每個(gè)float測(cè)點(diǎn)也可以傳輸少于31個(gè)故障，即一個(gè)float測(cè)點(diǎn)的31個(gè)二進(jìn)制位可以不完全用，主要看編碼和解碼方的約定。比如可以用其中的低16位，高15位不用。如上述例子中，如果每個(gè)float測(cè)點(diǎn)只傳輸16個(gè)故障（低16位有效），這樣要傳輸全部558個(gè)測(cè)點(diǎn)，就需要558÷ 16+1=35個(gè)float測(cè)點(diǎn)。解析規(guī)則與32位解析規(guī)則相同。

2.2 代碼型故障偵測(cè)編碼規(guī)則定義

2.2.1 定義

代碼型故障是指對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的故障編碼，每一種故障用一個(gè)浮點(diǎn)型數(shù)值表示。每個(gè)分在故障發(fā)生時(shí)，以編碼數(shù)值對(duì)應(yīng)的故障代碼值方式上報(bào)，未發(fā)生故障（測(cè)點(diǎn)值為0）時(shí)不播報(bào)。

2.2.2 傳輸方式

按照傳輸故障數(shù)量，每臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)定n個(gè)float測(cè)點(diǎn)，以O(shè)PC方式或者M(jìn)odBus規(guī)約傳送。

2.2.3 解析方式

假設(shè)某臺(tái)風(fēng)機(jī)有n個(gè)故障點(diǎn)，針對(duì)每臺(tái)風(fēng)機(jī)在數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)設(shè)m個(gè)浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)點(diǎn)位。其中，m

2.2.4 舉例說明

假設(shè)一臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)置8個(gè)浮點(diǎn)型故障測(cè)點(diǎn)，這8個(gè)測(cè)點(diǎn)的值分別為：102，203，0，0，0，0，0，0，則標(biāo)識(shí)這臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)生了2個(gè)故障，102號(hào)和203號(hào)故障，根據(jù)故障代碼庫(kù)直接查詢第102和203號(hào)故障代表的是何種故障。如果下一時(shí)刻這8個(gè)測(cè)點(diǎn)值發(fā)生改變?yōu)?31，203，0，0，0，0，0，0，則表示102號(hào)故障結(jié)束，631號(hào)故障發(fā)生，203故障依然存在;如果再下一時(shí)刻這8個(gè)測(cè)點(diǎn)值發(fā)生改變，為631，4，203，0，0，0，0，0，則新發(fā)生了4號(hào)故障，631和203故障未結(jié)束。

2.3 布爾型故障偵測(cè)編碼規(guī)則定義

2.3.1 定義

布爾型故障是指每條故障信息分別占用數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)浮點(diǎn)型測(cè)點(diǎn)位，其值為0或者1。測(cè)點(diǎn)值為1時(shí)，代表該故障發(fā)生。為0時(shí)，代表該故障結(jié)束。

2.3.2 傳輸方式

按照傳輸故障數(shù)量，每臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)定n個(gè)浮點(diǎn)型測(cè)點(diǎn)，以O(shè)PC或ModBus規(guī)約傳送。

2.3.3 解析方式

布爾型故障偵測(cè)編碼是把風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的數(shù)值用1表示故障發(fā)生，0表示故障未發(fā)生。假設(shè)某一臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)備共有n個(gè)故障點(diǎn)，數(shù)據(jù)庫(kù)建立對(duì)應(yīng)的n個(gè)浮點(diǎn)型測(cè)點(diǎn)（float）。

2.3.4 舉例說明

假設(shè)一個(gè)風(fēng)機(jī)設(shè)備可測(cè)量的共有32個(gè)故障信息。那么，采用布爾型編碼就有32個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)點(diǎn)位。數(shù)據(jù)庫(kù)中的每個(gè)測(cè)點(diǎn)值只能為1或0。如果第i個(gè)故障發(fā)生了，那么第i個(gè)測(cè)點(diǎn)值就為1值。若該故障消失后，其值恢復(fù)變?yōu)?值。

2.4 限值型故障偵測(cè)編碼規(guī)則定義

2.4.1 定義

限值型故障是指?jìng)鬏數(shù)膄loat測(cè)點(diǎn)值超越上限或下限時(shí)發(fā)生的故障。每個(gè)float測(cè)點(diǎn)根據(jù)其值不同，可表示3種狀態(tài)：越下限故障、正常、越上限故障。

2.4.2 傳輸方式

按照傳輸故障數(shù)量，每臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)定n個(gè)float測(cè)點(diǎn)，以O(shè)PC、ModBus或者IEC104等規(guī)約傳送。

2.4.3 解析方式

每個(gè)故障點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)float測(cè)點(diǎn)值，其值介于[min，max]之間，其值低于min或者高于max都表示故障發(fā)生。根據(jù)不同的故障點(diǎn)定義不同的正常取值范圍。n個(gè)float測(cè)點(diǎn)則有n個(gè)范圍區(qū)間。

2.4.4 舉例說明

假設(shè)一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的溫度float測(cè)點(diǎn)，正常值范圍20～90℃。如果其float值大于90℃，則為溫度越上限故障（或告警），如果其float值小于20℃，則為溫度越下限故障（或告警）。

3? 應(yīng)用實(shí)例

3.1 區(qū)域集控實(shí)例說明

本文以某大型發(fā)電集團(tuán)內(nèi)蒙區(qū)域集控中心為例，該區(qū)域內(nèi)擁有風(fēng)機(jī)場(chǎng)站11個(gè)。各個(gè)場(chǎng)站內(nèi)由于自身建設(shè)需要等歷史原因，裝備了國(guó)內(nèi)外15種型號(hào)的風(fēng)機(jī)，包括華銳、ABB、金風(fēng)、歌美颯、東汽等主流型號(hào)風(fēng)機(jī)。區(qū)域內(nèi)需要監(jiān)控的風(fēng)機(jī)總數(shù)為705臺(tái)，故障總數(shù)量高達(dá)107 965個(gè)?；谝陨蠌?fù)雜的風(fēng)機(jī)機(jī)型情況，根據(jù)本文設(shè)計(jì)的編碼規(guī)則，使用本文設(shè)計(jì)的全部4種編碼規(guī)則，部署一套完整的故障從場(chǎng)站側(cè)故障向區(qū)域側(cè)進(jìn)行實(shí)時(shí)上報(bào)的偵測(cè)系統(tǒng)，用于區(qū)域集控中心進(jìn)行集中監(jiān)控管理。該系統(tǒng)已在現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間超過1年，運(yùn)行情況平穩(wěn)，故障上報(bào)準(zhǔn)確及時(shí)?；诠收暇幋a方式，該區(qū)域內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)故障上報(bào)系統(tǒng)配置如表2所示。

3.2 基于編碼的故障上報(bào)系統(tǒng)測(cè)試

本文使用故障編碼規(guī)則，完成系統(tǒng)配置后，系統(tǒng)部署在區(qū)域集控側(cè)，選取穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間段在2018年1月至2018年12月1年內(nèi)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，主要測(cè)試分析項(xiàng)目如下。

展示近1年內(nèi)故障上報(bào)數(shù)量及各時(shí)間段內(nèi)故障分布情況;測(cè)試多故障同時(shí)發(fā)生時(shí)系統(tǒng)并發(fā)處理能力;分析故障上報(bào)系統(tǒng)承壓能力。

分析測(cè)試運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)，故障上報(bào)區(qū)域風(fēng)電集控中心的準(zhǔn)確率，故障發(fā)生時(shí)場(chǎng)站側(cè)與區(qū)域集控中心側(cè)時(shí)效偏差。

3.2.1 故障上報(bào)承壓能力分析

2018年內(nèi)蒙區(qū)域內(nèi)場(chǎng)站向上上報(bào)故障總數(shù)量在127.8萬條。每月上送故障信息數(shù)量如圖3所示。由于風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境惡劣，各場(chǎng)站運(yùn)維水平差異，當(dāng)月內(nèi)故障上報(bào)數(shù)量均維持在8～13萬之間，高峰時(shí)期當(dāng)月故障發(fā)生量在15萬左右。故障上報(bào)系統(tǒng)在基于編碼方式進(jìn)行故障向集控中心傳送時(shí)，具備負(fù)擔(dān)起大數(shù)據(jù)量的故障上報(bào)能力。故障上報(bào)過程中包含了故障偵測(cè)、故障處理、故障傳送整個(gè)流程。各個(gè)過程需要大量的邏輯計(jì)算、并發(fā)處理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等操作，上報(bào)系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化。調(diào)試后，完全具備承受10萬/月故障信息上報(bào)的能力。

3.2.2 故障上報(bào)準(zhǔn)確率分析

如圖4所示，故障上報(bào)準(zhǔn)確率定義為場(chǎng)站側(cè)的故障信息與上送給區(qū)域后存入數(shù)據(jù)庫(kù)之間的差異率，表征故障信息上報(bào)的完整性。上報(bào)系統(tǒng)技術(shù)要求故障信息上報(bào)準(zhǔn)確率不低于99.9%，場(chǎng)站側(cè)與區(qū)域側(cè)故障偏差率低于0.1%?，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析2018年度場(chǎng)站側(cè)與區(qū)域側(cè)故障數(shù)量偏差。如圖4所示，單月內(nèi)故障偏差數(shù)量絕對(duì)值小于50條，偏差率小于0.05%，達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。出現(xiàn)偏差原因經(jīng)分析是：風(fēng)機(jī)故障在50ms反復(fù)出現(xiàn)故障時(shí)故障解析程序漏檢;實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)因素影響;網(wǎng)絡(luò)發(fā)生短暫中斷或波動(dòng)時(shí)數(shù)據(jù)丟失。

3.2.3 故障上報(bào)時(shí)效性分析

如圖5所示，故障上報(bào)時(shí)效性指故障在風(fēng)電場(chǎng)站側(cè)發(fā)生后，到上送到區(qū)域集控中心之間的時(shí)間偏差，表征故障上報(bào)的時(shí)效性。如果故障上報(bào)時(shí)效性低，會(huì)導(dǎo)致故障在集控中心側(cè)出現(xiàn)播報(bào)延遲，影響區(qū)域集控對(duì)場(chǎng)站風(fēng)機(jī)即時(shí)有效的運(yùn)維監(jiān)控管理。現(xiàn)就故障上報(bào)系統(tǒng)時(shí)效性做如下測(cè)試：在1s內(nèi)先后上報(bào)從1到2000條不等的故障信息，記錄場(chǎng)站側(cè)與區(qū)域側(cè)的時(shí)效偏差。如圖5所示，在每秒內(nèi)故障并發(fā)數(shù)量在1000條以下是，時(shí)效偏差咋100ms左右，后隨著故障數(shù)量上升，時(shí)效偏差逐漸增長(zhǎng)，但在不超過2000條時(shí)效偏差維持在550ms，處于次秒級(jí)水平，完全可以滿足區(qū)域側(cè)的監(jiān)控運(yùn)維要求。

4? 結(jié)語

本文在研究各類型風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障組成及上報(bào)模式的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)提出了4種故障編碼規(guī)則，用于解決風(fēng)電場(chǎng)站側(cè)故障信息的穩(wěn)定、低延遲、高精度的網(wǎng)絡(luò)傳輸問題，滿足區(qū)域?qū)︼L(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)故障信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與運(yùn)維的需求。基于時(shí)序數(shù)據(jù)的故障信息編碼規(guī)則，建立了一套完整的風(fēng)電集控故障上報(bào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域集控中心實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、可靠地獲取風(fēng)電場(chǎng)站側(cè)風(fēng)機(jī)的故障信息。4種編碼規(guī)則適用于廠家的生產(chǎn)的各類型風(fēng)機(jī)設(shè)備，故障信息上報(bào)過程中減少了數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)資源，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、?shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉林.淺談區(qū)域風(fēng)電集控中心建設(shè)與生產(chǎn)運(yùn)行模式[C].風(fēng)能產(chǎn)業(yè)（2018年10月），中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)力機(jī)械分會(huì)，2018：4.

[2] 萬鵬，莫瑞浩.風(fēng)電企業(yè)遠(yuǎn)程集控管理模式的研究與應(yīng)用[J].企業(yè)管理，2016（S2）：106-107.

[3] 馮黎成.大型風(fēng)電場(chǎng)的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2018（8）：17-19.

[4] 畢宇飛.風(fēng)電場(chǎng)集控運(yùn)行管理模式的探索與實(shí)踐[J].發(fā)明與創(chuàng)新（大科技），2018（1）：28-29.

[5] 劉劍.區(qū)域風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[D].北京：華北電力大學(xué)，2017.

[6] 鄂春良，趙斌，武鑫.基于OPC的風(fēng)電場(chǎng)中央監(jiān)控系統(tǒng)通信技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2004（1）：60-63.

[7] 張鎮(zhèn)，關(guān)書強(qiáng).風(fēng)電機(jī)組故障統(tǒng)計(jì)分析研究[J].風(fēng)能，2013（8）：68-71.

[8] 吳亞聯(lián)，梁坤鑫，蘇永新，等.基于SCADA數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)電機(jī)組部件故障預(yù)警[J].無線互聯(lián)科技，2018，15（13）：122-127.

[9] Shrestha Ashish，Ghimire Bishal，Gonzalez Longatt Francisco.A Bayesian Model to Forecast the Time Series Kinetic Energy Data for a Power System[J].Energies，2021，11（14）：3299-3299.

[10] Theumer Philipp， Zeiser Reinhard， Trauner Ludwig， et al.Anomaly detection on industrial time series for retaining energy efficiency[J].Procedia CIRP，2021，99：33-38.