海上风电机组电气设备状态检修技术探讨

摘要：电力系统作为我国重要的能源供应系统，对稳定国家发展、促进社会进步有重要的作用，采用传统的煤炭燃烧发电，会带来巨大的能源消耗和资源浪费问题。因此，大力推广清洁无污染等发电技术，充分利用太阳能、风能等各种可再生能源具有广阔的应用前景，尤其是风力发电技术得到大规模推广应用，在不同的地区环境，都有很好的应用效果。但是我国国土情况较为复杂，同时拥有较大的海洋面积，在不同区域所采取的风力发电技术有很大的差别。与陆地风电厂相比，海上风电机组所面临的环境更加恶劣，海上气候复杂多变，各项工作的开展具有更高的难度，需要更高的技術，一旦各种电气设备出现故障问题时，需要采用空运或航运的方式运输各种维修施工材料，维修成本较高，会带来巨大的运行成本。因此，在风电机组设备运行过程中，要做好系统的维护保养工作，对可能存在的各种问题进行精准判断，可以有效降低维修成本，保障海上风电技术电气设备的安全运行。

关键词：海上风力发电机组；电气设备；状态监测；状态检修

中图分类号：TM315文献标志码：A文章编号：1009-9492 （ 2022 ） S1-0037-03

Liu Yang

（GUANGDONG HUA ER CHEN OFFSHORE WIND POWER ENGINEERING CO.LTD，Zhongshan，Guangdong 528400， China）

Abstract： As an important energy supply system in China， power system plays an important role in stabilizing national development and promoting social progress. Using traditional coal combustion for power generation will bring huge energy consumption and resource waste. Therefore， vigorously promoting clean and pollution-free power generation technologies and making full use of solar energy， wind energy and other renewable energies have broad application prospects， especially the large-scale promotion and application of wind power generation technologies， which have good application effects in different regional environments. However， China has a complex land situation and a large ocean area， so the wind power generation technologies adopted in different regions are quite different. Compared with onshore wind power plants， offshore wind turbines are faced with a worse environment. The offshore climate is complex and changeable. The implementation of various tasks is more difficult and requires higher technology. Once various electrical equipment fails， it is necessary to transport various maintenance construction materials by air or shipping. The maintenance cost is high， which will bring huge operating costs. Therefore， during the operation of wind turbine equipment， it is necessary to do a good job in the maintenance of the system and make accurate judgments on possible problems， which can effectively reduce maintenance costs and ensure the safe operation of offshore wind power technology electrical equipment.

Key words： offshore wind turbine； electrical equipment； condition monitoring； condition based maintenance

0引言

海上风力发电相比于陆地风力发电具有较多优势，如风力资源丰富、风力稳定、可开发规模巨大、无需远距离输电等，所以近年开发规模逐渐加大。海上特殊的运行环境也给海上风力发电设备的运行和维护增加了更多挑战。对于海上风机设备的故障，提出基于动态特征矩阵的近邻风电机组故障检测方法，采用的监测方式为定时巡查，保证海上风电机组设备的稳定运行，但只有当海上风电机组设备出现较大故障，监测系统才会发出报警，不能提前进行预警，给风电机组带来损失。提出一种新的基于机器学习的风电机组变桨系统，但是受海上特殊环境影响，不能及时发现海上风电机组设备早期故障。为了解决以上问题，该文设计了海上风电机组故障监测一体化系统。

1开展海上风电机组电气设备状态检修的意义

海上风电机组与陆地风电机组所面临的自然条件有很大差别，在具体开展管理工作时，要结合实际情况制定合适的管理策略和维修保养计划，但是，从当前海上风电机组电气设备的管理模式来看，大多采用陆地风电机组电力设备的管理经验，在实际开展维修工作时，采取提前制定系统的维修保养计划与事后维修处理相结合的方式，这种方法在陆地风电机组的维护保养中有较好的应用效果，但是海洋风电机组电气设备面临的自然条件非常恶劣，电气设备故障出现的频率较高，设备停机事故的发生，将会严重影响发电效率，导致运行成本增高，因此，這种传统的管理模式有很大的弊端，要不断提高设备运行情况监测的自动化、现代化，对电气设备运行过程进行实时动态监测，可以有效预测设备故障出现的类型，通过对各种信息的综合判断，确定最佳的维修时间，即可以保证电气设备的正常运行，降低故障的发生率，同时还可以在很大程度上降低企业的运行维护成本，为企业带来更高的经济效益。因此，全面推广海上风电机组设备检测系统的自动化、现代化具有很强的应用意义。

2状态检测技术

由于海上风电机组运行所面临的自然条件较为恶劣，所出现的故障类型也较多，不同的故障检测类型需要采取不同的检测技术才能取得良好的效果，因此在实际检测过程中，检测技术种类较多，当前常用的检测技术有以下几个方面：

（1）通过采用专业的检测设备，对发电机组的运行情况进行系统检测，可以有效对发电机组的振动、油液、热成像等特点进行分析，从而判断设备运行情况。

（2）通过引进自动化的检测设备，对风电机组的运行过程参数进行实时监控，有助于及时调整设备参数，使设备的运行性能更加符合实际生产需求。

（3）对电气设备的物理状态进行检查，判断各部分组件结构是否完整、功能是否良好，对于一些先进的电气设备来说，通过自身的传感器进行数据监测，可以有效实现电气设备的自我诊断，不同的检测技术具有不同的应用范围，在选择检测技术时，结合设备的自身构造运行情况等特点，选择相匹配的检测技术应用使用，可以起到良好的检测效果。

3海上风电机组电气设备状态检修技术要点

3.1海上风电机组电气设备状态评价体系

当前，对海上风电机组电气设备的设备状态评价体系还不够完善，各项评价指标还没有形成统一标准，在具体开展评价时，更多的是依靠专家评估、历史数据、故障模型等方面，给予电机设备的运行状态进行综合评价，这在很大程度上具有一定的偶然性，会导致评价结果不准确，不能反应电机设备的真实运行状态，不同的工作人员会有不同的评价结果，因此在未来的发展过程中，要结合行业的实际发展情况，尽快制定统一的评价体系，形成统一的评价标准，这对不断提高电气设备的评价准确性，推动海上风电基础电气设备管理的规范化、标准化有积极意义。

3.2状态维修

海上风电机组电气设备种类多、数量大，在开展具体维修安排时，需要结合设备的运行负荷、运行时间、磨损情况等，制定合理的维修计划，从实际故障发生情况来看，大多数问题的发生不是偶然因素，而是由于设备长期处于高负荷运转状态下的结果，因此，在开展维修时，要充分监测设备的运行状态，根据设备的磨损情况进行维护保养，通过开展合理有效的预防性维修，可以对各种安全隐患、有可能发生故障的零部件及时更换维修，从而降低事故发生的频率，这也是在未来发展过程中，电气设备状态维修的发展趋势。

3.3海上风电机组电气设备检修工作应用

我国的海上风力发电技术起步较晚，各项管理经验和维修技术还不够成熟，缺乏一定的工作经验，当前大多数工作重点在于设备的运行状态监测，通过对监测数据进行评价分析，从而制定相应的维护保养计划。但是由于技术手段有限，大部分工作仍然处在不断研究阶段，还需要不断提升检测技术，优化管理流程，同时，海上所面临的各种条件较为复杂，各种偶然因素较多，实际开展工作的复杂程度要远远高于模型的设计，因此，要根据实际工作中遇到的问题，不断改进模型，使各项技术的应用更加符合实际需求。

3.4基于深度自编码器的典型故障诊断模型

我国海上风电机组电气设备的应用时间较短，典型故障的样本数量较少，这导致神经网络系统迭代学习模型的构建缺乏大量的数据支持，为了解决这些问题，一般采用深度自编码技术对神经网络系统进行重复训练，从而提高对典型故障的分析判断能力。海上风电机组故障的产生受多种因素的影响，并且这些影响因素与故障的发生并非成线性关系，具有一定的复杂性，通过对典型故障的深度学习，可以提高神经网络系统对电气设备故障判断的准确性。

3.5直驱式风电机组研究

随着用电设备数量的不断增加，电能的消耗量越来越大，未来大功率的海上风电机组设备的投入使用成为必然的发展趋势，从当前发展形势来看，直驱式风电机组具有良好的应用前景，可以进一步提高电容量、提升发电效率，该技术的深入研究应用也将会成为热门研究话题，推动海上风力发电机组的快速发展。

4结束语

目前，我国风电场的大量建设，更多的是海上风电机组大容量的建设，逐渐走向智能型风电场无人值守的发展趋势，这就对风电场的日常检修和维护提出了更高要求。除了要进行日常的每日巡检和定期的检修维护外，还需风电场工作人员对机组建立一套完整的工作流程，对主控、变流器等电器设备及发电机、叶片等机械设备出现不同形式的故障情况要采取不同的处理方式，确保风电机组的正常发电。

参考文献：

[1]李存义，韩毅平，张晗，等.海上风电机组植入式单桩基础灌浆施工工艺及质量检测技术研究[J].能源科技，2020，18（10）：49-54.

[2]王绍平，王冰，曹智杰，等.海上风电机组分布式控制系统故障诊断与定位研究[J].可再生能源，2020，38（10）：1343-1348.

[3]王宇航，唐浩渊，邹亮，等.海上风电机组固定式支撑结构环境敏感性分析及极限工况下的一体化设计[J].特种结构，2020， 37（05）：1-6.

[4]谢贤彬.基于扫描式激光雷达的海上风电机组功率曲线测试方法[J].节能技术，2020，38（05）：427-430+436.

[5]贺赟.海上风电机组基础结构专利技术发展及前景[J].湖北农机化，2020，（16）：41-42.

作者简介：刘洋（1991-），男，工程师，研究领域为海上风电机组电气设备状态维修。

（编辑：王智圣）