一種風電設備健康管理系統及方法與流程
2023-07-25 00:37:16
本公開涉及數據分析和處理領域，具體地，涉及一種風電設備健康管理系統及一種風電設備健康管理方法。
背景技術：
當前風電場的運行和維護管理中，多使用常規的SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，數據採集與監視控制)系統和CMS(Condition Monitoring System，在線狀態檢測)系統各自獨立地進行風機和風場運行情況的監控管理和維護，這種模式存在如下缺點：
1、各個風電場的不同機型，都有各自不同的SCADA系統，同時又與CMS系統相互獨立，導致風電場的運行和維護需要的軟體系統種類繁多，不便於統一管理，也使得成本大大增加。
2、現在主流的CMS系統只針對風機的振動信號進行分析，對於複雜的風電機組來說，難以從多個角度對風機的健康狀況進行全面的監控。
3、日常的故障處理過程，都是在故障發生後對故障數據進行分析從而做出處理意見及措施，沒有對SCADA數據充分利用，不能做到提前預警早期處理，屬於被動維護，既增加了風機運行的安全隱患，也在故障停機後降低了風機的可利用率，同時備品備件的無計劃性也增加了運行和維護的成本。
4、當前的SCADA數據的來源是整機廠處理後的結果，所以可信度不高。其次，SCADA數據的挖掘深度不夠，無法深刻的揭示機組數據之間的變化和關聯信息，也不能對系統進行定製化的統計及對比，造成運行和維護效率低，成本高。
技術實現要素：
本公開的目的是提供一種設備，該設備通過將包括風場SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，數據採集與監視控制)數據在內的多維風機健康影響數據進行採集，傳輸到健康評價管理體系中，對這些數據進行綜合分析和處理，從而對風機的健康狀況給出評價，並以多種形式展示多種終端設備上。
為了實現上述目的，本公開第一方面提供一種風電設備健康管理系統，包括數據採集單元、健康評價單元和多終端展示單元，所述數據採集單元採集多維風機健康影響數據並向所述健康評價單元傳輸所述多維風機健康影響數據，所述健康評價單元對所述多維風機健康影響數據進行綜合分析和處理並輸出風機健康評價結果，所述多終端展示單元接收所述風機健康評價結果並展示；其特徵在於，所述多維風機健康影響數據至少包括風場SCADA數據和風機健康傳感器網絡數據，所述健康評價單元結合所述風場SCADA數據對所述風機健康傳感器網絡數據進行在線分析和處理。
可選地，所述風機健康傳感器網絡數據包括風機油液傳感數據和風機振動傳感數據。
可選地，所述多維風機健康影響數據還包括區域氣象數據和/或區域地理信息數據，所述健康評價單元結合所述區域氣象數據和/或區域地理信息數據對所述風機健康傳感器網絡數據進行在線分析和處理。
可選地，所述數據採集單元通過帶有防火牆的有線或無線網絡向所述健康評價單元傳輸所述風機健康傳感器網絡數據。
可選地，所述健康評價單元結合所述多維風機健康影響數據及風場業務數據進行綜合分析和處理。
可選地，所述多終端展示單元包括風場內和/或外的終端設備。
本公開第二方面提供一種風電設備健康管理方法，包括：數據採集單元採集多維風機健康影響數據並向健康評價單元傳輸所述多維風機健康影響數據；所述健康評價單元對所述多維風機健康影響數據進行綜合分析和處理並輸出風機健康評價結果；多終端展示單元接收所述風機健康評價結果並展示；其中，所述多維風機健康影響數據至少包括風場SCADA數據和風機健康傳感器網絡數據，所述健康評價單元結合所述風場SCADA數據對所述風機健康傳感器網絡數據進行在線分析和處理。
可選地，所述風機健康傳感器網絡數據包括風機油液傳感數據和風機振動傳感數據。
可選地，所述多維風機健康影響數據還包括區域氣象數據和/或區域地理信息數據，所述健康評價單元結合所述區域氣象數據和/或區域地理信息數據對所述風機健康傳感器網絡數據進行在線分析和處理。
可選地，所述數據採集單元通過帶有防火牆的有線或無線網絡向所述健康評價單元傳輸所述風機健康傳感器網絡數據。
可選地，所述健康評價單元結合所述多維風機健康影響數據及風場業務數據進行綜合分析和處理。
可選地，所述多終端展示單元包括風場內和/或外的終端設備。
通過上述技術方案，將影響風機健康相關的多維數據進行採集和結合，輸入到部署在私有雲上的健康評價單元中，利用健康評價單元中的專家評價系統對這些數據進行分析、處理，從而對風機的健康狀況作出及時、全面而客觀的評價，並以多種形式展示在計算機、手機等多種接收和顯示終端上。尤其是結合風場SCADA數據對風機油液傳感數據和風機振動傳感數據進行在線分析和處理，將故障消滅在萌芽期，實現預防先行，減少小故障，消滅大問題的有益效果，大大降低風場維護管理成本，提高已有風機效能。幫助風場達到以最少的人力物力最終實現業主自主運維。
本公開的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
附圖說明
附圖是用來提供對本公開的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本公開，但並不構成對本公開的限制。在附圖中：
圖1是根據本發明的一個實施例的風電設備健康管理系統框圖；
圖2是根據本發明的實施例的風機健康傳感器網絡數據組成示意圖；
圖3是根據本發明的另一個實施例的風電設備健康管理方法流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本公開的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本公開，並不用於限制本公開。
圖1和圖2分別示出了根據本發明的一個實施例的風電設備健康管理系統框圖以及風機健康傳感器網絡數據組成示意圖。
如圖1和圖2所示，根據本發明的一個實施例的風電設備健康管理系統，包括數據採集單元100、健康評價單元200和多終端展示單元300，所述數據採集單元100採集多維風機健康影響數據110並向所述健康評價單元200傳輸所述多維風機健康影響數據110，所述健康評價單元200對所述多維風機健康影響數據110進行綜合分析和處理並輸出風機健康評價結果，所述多終端展示單元300接收所述風機健康評價結果並展示；進一步地，所述多維風機健康影響數據110至少包括風場SCADA數據和風機健康傳感器網絡數據112，所述健康評價單元200結合所述風場SCADA數據對所述風機健康傳感器網絡數據112進行在線分析和處理。
其中，進一步地，風機健康傳感器網絡數據112包括風機油液傳感數據和風機振動傳感數據。
現有的風場都有自己的SCADA數據，以及風機健康傳感器網絡數據，但目前對兩種數據都是各自獨立採集、獨立分析、獨立輸出監測結果。對SCADA數據的利用，往往都是在故障發生後對故障數據進行分析，做出處理意見及措施，使得SCADA數據沒有得到充分利用，更沒有實現提前預警早期處理。風機健康傳感器網絡數據包括風機油液傳感數據和風機振動傳感數據，如果只做風機油液和風機振動的在線檢測與分析，而不及時結合SCADA數據中的風機特性、風電機組的運行狀況、控制策略、載荷設計等數據進行綜合檢測和分析，將導致實際中對風機油液和風機振動的檢測和分析結果的準確性和有效性大大降低，無法真正起到風機健康預警與減少發電量損失的作用。有時風電機組部分部件存在設計及生產工藝缺陷，尤其是發電機軸承、齒輪箱，一旦出現問題，將帶來生產非正常停止及發電量嚴重損失的嚴重後果。
本實施例通過將影響風機健康相關的風機油液傳感數據、風機振動傳感數據和風場SCADA數據進行採集和結合，輸入到部署在私有雲上的健康評價單元中，利用健康評價單元中的專家評價系統對這些數據進行分析、處理，從而對風機的健康狀況作出評價，並以多種形式展示在計算機、手機等多種接收和顯示終端上。尤其是結合風場SCADA數據對風機油液傳感數據和風機振動傳感數據進行在線分析和處理，將故障消滅在萌芽期，實現預防先行，減少小故障，消滅大問題的有益效果，大大降低風場維護管理成本，提高已有風機效能。幫助風場達到以最少的人力物力最終實現業主自主運維。
上述實施例中，優選地，多維風機健康影響數據110還包括區域氣象數據和/或區域地理信息數據，所述健康評價單元200結合所述區域氣象數據和/或區域地理信息數據對所述風機健康傳感器網絡數據112進行在線分析和處理。
在本實施例中，數據採集單元全面採集區域氣象數據、區域地理信息數據、風場SCADA數據和風機健康傳感器網絡數據等多維度數據，全方位反映風機的運行環境和狀況，再經健康評價單元綜合分析、處理和計算，更加準確和客觀地反映風機運行情況和健康狀況，更有利於及時掌握風機故障，及時消除隱患。
上述實施例中，優選地，數據採集單元100通過帶有防火牆的有線或無線網絡向所述健康評價單元200傳輸所述風機健康傳感器網絡數據112。
在本實施例中，通過帶有防火牆的有線或無線網絡傳輸風機健康傳感器網絡數據，以確保進入健康評價單元計算體系中的數據的安全性和可靠性。
上述實施例中，優選地，健康評價單元200結合所述多維風機健康影響數據110及風場業務數據(圖中未示出)進行綜合分析和處理。
在本實施例中，風場業務數據包括但不限於風場的資產、預算、備件管理、度電成本、上網電價、設備人員基本信息等數據。健康評價單元結合多維風機健康影響數據及風場業務數據進行綜合分析和處理，不僅能對風機的健康狀況給出評價、對風機潛在的故障進行預警並給出處理意見，而且能給出風場的經濟效益預測與統計，同時對整個風場的運營情況進行計算和分析，使管理者掌握導致風場業績變換的主要因素，為科學管理提供決策。
上述實施例中，優選地，多終端展示單元300包括風場內和/或外的終端設備。
在本實施例中，由健康評價單元經過分析處理之後得到的結果傳輸到多終端展示單元，多終端展示單元將結果通過圖形、曲線、報表等多種形式直觀的展示出來。多終端展示單元可以是風場內的終端設備的一種或幾種，也可以是風場外的終端設備的一種或幾種，也可以既有風場內的終端設備又有風場外的終端設備。風場內的終端設備可以是監控中心的計算機或網站、或巡檢移動端，接收健康評價單元傳輸的中心健康管理應用服務。風場之外的終端設備可以是決策移動端，接收健康評價單元傳輸的移動健康管理應用服務。從而，監控人員和決策者都能隨時掌握風機的運行和健康狀況。
圖3示出了根據本發明的另一個實施例的風電設備健康管理方法流程圖。
如圖3所示，根據本發明的另一個實施例的風電設備健康管理方法，包括：
步驟401：數據採集單元100採集多維風機健康影響數據110並向健康評價單元200傳輸所述多維風機健康影響數據110；
步驟402：健康評價單元200對所述多維風機健康影響數據110進行綜合分析和處理並輸出風機健康評價結果；
步驟403：多終端展示單元300接收所述風機健康評價結果並展示；
進一步地，所述多維風機健康影響數據110至少包括風場SCADA數據和風機健康傳感器網絡數據112，所述健康評價單元200結合所述風場SCADA數據對所述風機健康傳感器網絡數據112進行在線分析和處理。
其中，進一步地，風機健康傳感器網絡數據112包括風機油液傳感數據和風機振動傳感數據。
現有的風場都有自己的SCADA數據，以及風機健康傳感器網絡數據，但目前對兩種數據都是各自獨立採集、獨立分析、獨立輸出監測結果。對SCADA數據的利用，往往都是在故障發生後對故障數據進行分析，做出處理意見及措施，使得SCADA數據沒有得到充分利用，更沒有實現提前預警早期處理。風機健康傳感器網絡數據包括風機油液傳感數據和風機振動傳感數據，如果只做風機油液和風機振動的在線檢測與分析，而不及時結合SCADA數據中的風機特性、風電機組的運行狀況、控制策略、載荷設計等數據進行綜合檢測和分析，將導致實際中對風機油液和風機振動的檢測和分析結果的準確性和有效性大大降低，無法真正起到風機健康預警與減少發電量損失的作用。有時風電機組部分部件存在設計及生產工藝缺陷，尤其是發電機軸承、齒輪箱，一旦出現問題，將帶來生產非正常停止及發電量嚴重損失的嚴重後果。
本實施例通過將影響風機健康相關的風機油液傳感數據、風機振動傳感數據和風場SCADA數據進行採集和結合，輸入到部署在私有雲上的健康評價單元中，利用健康評價單元中的專家評價系統對這些數據進行分析、處理，從而對風機的健康狀況作出評價，並以多種形式展示在計算機、手機等多種接收和顯示終端上。尤其是結合風場SCADA數據對風機油液傳感數據和風機振動傳感數據進行在線分析和處理，將故障消滅在萌芽期，實現預防先行，減少小故障，消滅大問題的有益效果，大大降低風場維護管理成本，提高已有風機效能。幫助風場達到以最少的人力物力最終實現業主自主運維。
上述實施例中，優選地，多維風機健康影響數據110還包括區域氣象數據和/或區域地理信息數據，所述健康評價單元200結合所述區域氣象數據和/或區域地理信息數據對所述風機健康傳感器網絡數據112進行在線分析和處理。
在本實施例中，數據採集單元全面採集區域氣象數據、區域地理信息數據、風場SCADA數據和風機健康傳感器網絡數據等多維度數據，全方位反映風機的運行環境和狀況，再經健康評價單元綜合分析、處理和計算，更加準確和客觀地反映風機運行情況和健康狀況，更有利於及時掌握風機故障，及時消除隱患。
上述實施例中，優選地，數據採集單元100通過帶有防火牆的有線或無線網絡向所述健康評價單元200傳輸所述風機健康傳感器網絡數據112。
在本實施例中，通過帶有防火牆的有線或無線網絡傳輸風機健康傳感器網絡數據，以確保進入健康評價單元計算體系中的數據的安全性和可靠性。
上述實施例中，優選地，健康評價單元200結合所述多維風機健康影響數據110及風場業務數據(圖中未示出)進行綜合分析和處理。
在本實施例中，風場業務數據包括但不限於風場的資產、預算、備件管理、度電成本、上網電價、設備人員基本信息等數據。健康評價單元結合多維風機健康影響數據及風場業務數據進行綜合分析和處理，不僅能對風機的健康狀況給出評價、對風機潛在的故障進行預警並給出處理意見，而且能給出風場的經濟效益預測與統計，同時對整個風場的運營情況進行計算和分析，使管理者掌握導致風場業績變換的主要因素，為科學管理提供決策。
上述實施例中，優選地，多終端展示單元300包括風場內和/或外的終端設備。
在本實施例中，由健康評價單元經過分析處理之後得到的結果傳輸到多終端展示單元，多終端展示單元將結果通過圖形、曲線、報表等多種形式直觀的展示出來。多終端展示單元可以是風場內的終端設備的一種或幾種，也可以是風場外的終端設備的一種或幾種，也可以既有風場內的終端設備又有風場外的終端設備。風場內的終端設備可以是監控中心的計算機或網站、或巡檢移動端，接收健康評價單元傳輸的中心健康管理應用服務。風場之外的終端設備可以是決策移動端，接收健康評價單元傳輸的移動健康管理應用服務。從而，監控人員和決策者都能隨時掌握風機的運行和健康狀況。
以上結合附圖詳細描述了本公開的優選實施方式，但是，本公開並不限於上述實施方式中的具體細節，在本公開的技術構思範圍內，可以對本公開的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本公開的保護範圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本公開對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本公開的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本公開的思想，其同樣應當視為本公開所公開的內容。