风力发电设备可靠性数据管理

么 亮

（中核汇能有限公司，北京 100070）

0 引言

风力发电设备的可靠性数据管理包括风电机组的可靠性数据统计管理和风电场的可靠性数据统计管理两部分。

风电机组的可靠性数据范围以风电机组出口主开关为界，包括塔筒、叶轮、传动变速系统、发电机系统、偏航系统、变桨系统、液压系统、控制系统、变流/变频系统、通信系统以及相应的辅助系统。

风电场的可靠性数据范围包括风电场内的所有发电设备，除风电机组外，还包括箱变、集电线路、升压站主变等，及其相应的附属、辅助设备、公用系统和设施。风电场基本架构见图1。

图1 风电场基本架构

1 风电可靠性数据范围

1.1 机组SCADA 数据（采样间隔为1 s，最大不超过10 min）

1.1.1 运行数据

全量模拟量数据。包括但不限于：实时风速、风向、有功功率、无功功率、功率因数、电网频率、电压、电流、风轮转速、风向机舱夹角、偏航角度、环境温度、塔底温度、机舱温度、塔底控制柜温度、机舱控制柜温度、主轴承温度、发电机数据、齿轮箱数据、主控柜数据、变频器数据、变桨系统数据、液压系统数据、机械刹车状态、结冰监测数据、风机状态数据等。

1.1.2 故障记录

风机故障信息。包括但不限于：故障发生时间、代码、分类等，故障时间包括起始时间和结束时间。

1.2 风电场运行检修记录

（1）运行、检修、维护、备件使用记录（电子版）。

（2）调度限负荷运行情况记录（与机组SCADA 运行数据周期相同）。

（3）生产运行报表（日报、周报、月报）。

1.3 风资源数据

测风塔数据（包括但不限于机组轮毂及其他层高度风速、风向、温度、气压、湿度）。

1.4 设备专项检测报告

针对大部件或重大问题的专项检测和事故分析报告。

2 风电可靠性数据管理常见问题

2.1 系统问题

（1）系统功能升级。增加SCADA 故障数据收集功能，升级后进行备份。

（2）系统故障、老旧。数据缺失，需尽快进行修复。

（3）系统功能设置限制。只能存储1～2 个月数据，不及时存储导致部分数据丢失。

（4）数据存储时间间隔长、可调取时间短。及时进行备份。

2.2 数据管理

（1）所有报表上报前需要有审核流程，确保报送给公司的数据准确、完整、可用。

（2）在发现数据有异常后，要在报表中扼要说明数据丢失原因、丢失时段。月报中的SCADA 数据直接影响风电场当月风机可利用率。

（3）系统进行升级、系统故障等情况发生时，首先要确认实时数据是否可以完整、有效存储，若出现数据丢失情况，要及时向相关负责人报备。

3 风电可靠性数据管理具体要求

3.1 部门管理职责

（1）远程监控系统建设。

（2）专人负责风机实时数据的管理，对各风场数据按月进行备份，按年归档；按照数据管理要求对生产数据进行核查并及时反馈问题。

（3）遵循数据管理原则，同时保障数据安全。

3.2 风电场管理职责

（1）SCADA 系统管理。

（2）风电场数据的备份及管理，数据管理人员需至少以月为周期将每台风机的实时数据定期备份到移动硬盘（双备份），并按年进行归档，数据格式为Excel 文件或数据库文件。

（3）对于风机实时数据备份技术上难以实现的，需将相关情况以报告的方式备案说明。

（4）实时数据为公司重要资产，未经公司主管领导批准，任何人不得提供给公司以外的人员或组织，否则将承担相应的行政或法律责任。

4 风电机组的运行状态划分

风电机组的运行状态划分见表1。计划性检修内容见表2。

表1 风电机组运行状态划分

表2 计划性检修内容

5 风电机组故障状态划分

5.1 故障分类

根据单次风机故障停机的小时数，风机故障停机分为Ⅰ类故障停机、Ⅱ类故障停机和Ⅲ类故障停机3 个类别。

（1）Ⅰ类故障停机：为故障触发后24 h 内恢复运行的风机故障停机。

（2）Ⅱ类故障停机：为故障触发后超过24 h 并在168 h 内恢复运行的风机故障停机。

（3）Ⅲ类故障停机：为故障触发后超过168 h 后恢复运行的风机故障停机。

5.2 故障类型

根据故障停机发生的部位或系统，风机故障类型分为叶片故障、轮毂故障、主机架故障、主轴故障、齿轮箱故障、发电机故障、变桨故障、偏航故障、液压故障、刹车故障、安全链故障、振动故障、测风故障、UPS 故障、控制故障、变流/变频故障、通信故障、散热故障以及其他等19 类。

6 风电可靠性数据指标

风电设备可利用率：在统计周期应发总时数内，除去风力发电机组因维修或故障未工作的停机小时数后余下的时数与统计周期内应发总时数的比值，用百分比表示，用以反映风电机组运行的可靠性。计算公式：

式中，应发小时数=统计周期日历小时数－除风机因维修或故障以外原因的停机小时数（如定期维护、电网故障、气候条件或不可抗力导致的停机时间）。

7 结语

通过对设备的可靠性指标的分析和评价，发现设备的薄弱环节和安全隐患，对设备的运行方式、检修、技术改造等工作提出指导性意见，超前控制事故的发生，提高设备的可靠性水平。风电设备可靠性数据作为一项重要生产要素，不仅可以反映风电场生产运维状态，还可以通过分析成为风电场设备管理及运行检修工作质量的直接判断依据，并最终影响各风场发电效益。风电设备可靠性数据管理的目的，是为了开展风机发电性能评估、可靠性分析、重大事故预警、预防性检修等工作。