智能化风电场运行维护研究

吴 巍

（华能新能源股份有限公司蒙东分公司，内蒙古 通辽 028000）

0 引 言

目前，随着世界各国对环境污染的重视不断加强，清洁能源需求更加强烈，因此清洁能源发展不断加快。风力发电作为清洁能源最主要的组成部分，应用前景广阔。国内风力发电机组的单机容量已从最初的几十千瓦发展为今天的兆瓦级，风电场也由初期的数百千瓦装机容量发展为数十万千瓦装机容量的大型风电场。随着风电场装机容量的逐渐增大和风电在电力网架中的比例不断升高，风电场的智能运行维护逐步成为一个新的课题。

随着人工智能、图像识别等技术的飞速发展，加强其在风电产业的应用，构建设备状态全景化、数据分析智能化、设备管理精益化风电场变得不再遥不可及，最终实现风电场集中监控、无人值班、少人值守、区域检修的智慧风场建设，达到企业精准、精细、经济化的管理要求，从而提高企业的核心竞争力。

1 当前风电场运行维护方式

1.1 风电场运行维护的主要内容

风电场的运维主要包括风力发电机组、升压站变电、配电设备和输电线路等设备的巡检与维护工作。

1.1.1 风力发电机组

通过中控室的监控系统监视风力发电机组的各项参数变化及运行状态。当发现异常变化趋势时，通过监控程序的单机监控模式连续监视该机组的运行状态、采集数据的变化情况，并根据实际情况采取相应的处理措施，预防设备损毁、风机停运等事故的发生。

定期到每台风机的现场将风机停止运行，不仅要通过目视观察等直观方法对风力发电机组外观进行巡检，还要耗费大量时间登上风机机舱对其内部设备运行状况进行巡检。若发现故障隐患，及时报告处理，查明原因，排除隐患，避免事故发生，减少经济损失。

1.1.2 升压站变电及配电设备

运行人员除通过中控室监控系统对升压站设备的运行状态、运行数据、事件信息监控以外，还要定期巡检升压站变电及配电设备，记录设备运行状态，根据运行记录制定相关的维护工作计划检修维护设备。

1.1.3 集电线路

风电场地理位置偏僻、地形复杂、气象条件恶劣、交通不便，一般采用人员登高或借助望远镜进行巡检，检查线路上设备是否存在缺陷。同时，由于风电场的线路较杆塔位置分布较分散，设备负荷变化较大，无规律，且设备高负荷运行时气象条件往往比较恶劣，输送可靠性存在隐患。这时需要巡检人员加大巡视检查的力度，确保集电线路的安全稳定运行。以上情况使得集电线路的运维工作难度大，耗时长，安全风险高。

1.2 小 结

综上所述，传统的风电场运维方式主要依托人员巡检和后台监控系统监测的方式实现。这种运维方式过度依赖大量的专业人员，不但人员成本高，安全风险高，而且受各种条件限制存在巡检盲区，导致部分缺陷无法及时发现和消除，降低设备运行可靠性而存在安全隐患，严重时甚至引发运行事故，导致整个风电场退出运行，最终对电网整体架构的安全稳定运行造成严重影响。当前，运维方式存在智能化程度低、运维成本高、安全隐患大等弊端。因此，现代风电场的运维方式需要进行深入改革，朝着更智能、更高效、更可靠、更安全的方面发展。

2 智能化风电场运行维护的目的

依托人工智能、光纤传感、大数据、定位导航等技术，实现集中监控、无人值班、少人值守、区域检修的智慧风电场，开创设备安全可靠、人员安全风险低、节本增效、管理精益高效新格局，提高企业的核心竞争力。

3 智能化风电场运行维护原则

（1）强化标准引领作用，建立装备技术规范、装备管理规范的标准体系，解决规模发展和深度应用难题，提升运检管理质效。

（2）以强化设备本质安全为核心，立足设备管理需求实际，推进设备状态深度感知，强化风险防控，提升设备安全的可控、能控、在控水平。

4 智能化风电场运行维护措施

（1）深度融合人工智能、光纤传感、大数据等技术，实现多源数据融合、边缘智能管控，构建智慧风机、智慧升压站和智慧输电线路，提升设备运行的安全管控能力。

（2）加快人工智能、图像识别、红外测温、定位导航等技术，在输电线路、风机内设备和升压站设备巡检工作中的应用，实现智能识别、自动记录、自主导航、远程遥控、风险预警等功能，全面覆盖风电场设备，提升巡检效率，降低巡检成本。

（3）通过光纤传感技术增加风机监测手段，实现风机全方位、立体化实时监测，弥补风机监测手段不足，提高风机运行安全可靠性。

（4）利用图像识别和红外测温，实现缺陷检查、人员行为识别、车辆行为识别、表计读数和压板位置状态识别、安全区域在线分析、关键设备温度监测等功能，增强设备的监测能力，增强人员作业进度及作业安全管理[1]。

（5）构建升压站、输电线路精细化三维模型，便于检修人员开展检修模拟和远程查勘工作，提高检修人员的业务水平，提升检修效率。

（6）基于无人机、智能识别终端等物联感知装备的现场应用，实现设备状态的全方位感知，实现缺陷、故障的快速定位和及时处理。

（7）建立大数据分析模型，根据设备在线监测数据及缺陷、故障、隐患等历史数据，自动制定检修计划和检修类型。通过移动终端实现检修任务、检修流程的自动下发以及工作票、操作票移动填报和审批，实现智能高效的管理模式。

（8）结合设备运行信息、地理信息等建立大数据分析模型，实现设备异常精准定位、智能预警，提高维修人员的作业效率，降低设备故障的发生概率。

（9）结合气象、灾害监测数据以及拓扑结构、地形地貌，实现山火、覆冰、雷电等自然灾害风险预警和影响范围的智能分析，提前做好防控措施，减少自然灾害损失。

（10）构建试验检测数据自动分析服务，快速给出试验检测结果并反馈至现场人员，自动生成试验报告，提高试验效率，减少设备的停运时间。

（11）构建仪器仪表校验管理服务，全面管控仪器仪表准确性、校验及时性，强化设备状态动态化评估，提升设备试验和检修的科学性和有效性。

（12）建立运检绩效评价指标体系，持续提升设备缺陷、试验、故障等数据质量，提升指标数据统计的准确性，为设备状态综合评估提供有力的数据支撑。

（13）建立安全风险评估量化模型，为技改大修项目储备提供有效依据。

（14）开展全过程技术监督管控，探索技术监督大数据分析，提升技术监督工作标准化、规范化和精益化水平。

5 智能化风电场运行维护研究效果总结

智能化风电场不仅实现了设备实时监控、设备广泛互联、状态深度感知、数据融合贯通、资源开放共享、管理精益高效，而且延长了设备巡视周期，减少了巡检人员，提升了巡检技术水平，减轻了巡检作业劳动强度，提高了巡检效率，降低了风电场运维成本和巡视人员的安全风险。

智能化风电场运维系统在实际巡检工作过程中的优势，如表1 所示。

表1 智能化风电场运维系统在实际巡检工作过程中的优势

风电场智能运维系统的实施有助于延长设备的人工巡视周期，实现设备状态实时监控的目的，减少运行人员和巡检人员数量，有效节约运维成本，同时减少风机停机时间，提高设备运行效率，提升风电场运维管理水平。

6 结 论

通过研究智能化风电场运行维护系统研究，有助于开创设备安全可靠、管理精益高效的风电场运行维护方式的新格局，有利于实现集中监控、无人值班、少人值守、区域检修的智慧风电场，提高企业的核心竞争力，也必将成为风力发电事业高质量快速发展的助推器。