海上风电场性能劣化风机排查方法、系统、设备及介质与流程

本发明属于风电，特别涉及一种海上风电场性能劣化风机排查方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、风能作为可再生清洁能源，尤其在全球一次能源危机和双碳减排的背景下，风力发电装机容量得到了迅猛发展，如何充分有效利用风力资源、提升风力发电机组效能受到了风力发电企业极大地关注；目前，各风电企业进行效能分析评价时，大多采用人工监测风电机组的原始故障信息，之后对各类型故障信息进行分析后实施检修维护。但是，海上风电场及风电机组数量庞大，风机品牌众多，通过人工监测的方法需要耗费大量的人力及时间，且无法及时对各风电场、各品牌风电机组效能情况进性分析，挖掘出性能劣化风机并提前给出风机检修计划。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种海上风电场性能劣化风机排查方法、系统、设备及介质，以解决现有因海上风电企业风机数量庞大、型号众多，对应性能劣化风机排查需要耗费大量的人力及时间，且无法实时获取分析评价结果的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、海上风电场性能劣化风机排查方法，包括：

4、获取所有风电机组的原始故障码信息；

5、对所有风电机组的原始故障码信息进行解析，得到所有风电机组的实时故障信息；

6、根据所有风电机组的实时故障信息，按照风电场类别及风机品牌类别对风机部件的故障次数进行统计，得到预设统计时间段内风电场中风机部件的故障时长及每个风机品牌中各风机部件的故障率；

7、根据预设统计时间段内风电场中风机部件的故障时长及每个风机品牌中各风机部件故障率较高者，获取相关运行数据，利用大数据分析方法，统计出影响风机发电效能的出力系数、出力偏差系数和损失电量性能信息；

8、对影响风场风机发电效能的故障率、出力系数、出力偏差系数和损失电量性能信息排名，排查出风场具体的性能劣化风机。

9、本发明进一步的改进在于，影响风电企业发电效能的故障率依据风机运行状态数据计算得到，包括：

10、获取风机故障码，并计算得到统计期内风机故障时长；

11、依据统计期内风机故障时长，计算风机故障率，如下：

12、

13、式中，ηt为风机故障率，单位％，hw为统计期内风机故障时长，hr为统计期内风机运行时长。

14、本发明进一步的改进在于，影响风电企业发电效能的出力系数依据风机功率数据、额定容量计算得到，包括：

15、获取风机功率数据，按照所需统计周期进行发电量计算，如下：

16、

17、式中，统计周期选择整日、月、年为周期，t0为统计周期开始时间，t1为统计周期结束时间，pe为统计周期内的实时功率，单位mw，wg为计算周期内的统计发电量，单位mwh；

18、依据计算得到的发电量，计算风机利用小时数，如下：

19、

20、式中，we为风机额定容量，单位mw，hu为利用小时数，单位小时；

21、依据计算得到的风机利用小时数，计算风机出力系数，如下：

22、

23、式中，ηh为风机出力系数，单位％，hu为利用小时数，单位小时，hr统计周期内风机运行时间，单位小时。

24、本发明进一步的改进在于，影响风电企业发电效能的出力偏差系数依据风机运行曲线计算得到，包括：

25、获取风机切入风速，计算出平均风速并折算成标准环境下风速；

26、

27、

28、式中，vi为数据库中预设时间段内风机的风速样本数据，单位m/s，为n个样本的所求平均风速，ρt为风场实测空气密度，ρ0为标准环境下空气密度，单位kg/m3，为折算到标准环境下风机平均风速，单位m/s；

29、依据折算到标准环境下风机平均风速计算风机偏差系数：

30、

31、式中，yi为统计周期内每预设时间段内折算到标准环境平均风速对应风机设计曲线发电功率，设计发电功率曲线由风机厂家在标准环境下依据不同风速测试得到，yi数据依据不同风速带入设计曲线按插值法对应得到；为与风机统计设计功率yi同期的预设时间段内实际平均发电功率，按公式(8)统计计算，m为统计期内总共计算得到的设计功率个数；

32、

33、式中，pi(v)为数据库每预设时间段内与vi按时序对应采集的风机实测功率值，单位mw。

34、本发明进一步的改进在于，影响风电企业发电效能的损失电量依据风机切入风速计算得到，包括：

35、获取风机切入风速，计算出理论最大发电量；

36、

37、

38、式中，vi′为折算到标准环境下风机切入风速，p(vi′)为风机在标准风速vi′下对应的设计发电功率，δti为vi采样时间间隔，单位s，wmax为统计期内最大理论发电量，单位mwh；

39、依据理论最大发电量，计算实际发电量；

40、

41、wg＝(mt1-mt0)×k    (12)

42、公式(11)应用于功率积分统计发电量方法，其中，pi为统计周期内第i个实测功率值，单位mw，δti为实测功率值pi采样间隔，单位s，wg为统计实际发电量，单位mwh；公式(12)应用于风机采用电度表计统计发电量方法，mt1为统计期末电度表计数，mt0为统计期始电度表计数，k为电气二次测量值折算到一次侧综合变比；

43、依据理论最大发电量、计算实际发电量，计算风机损失电量；

44、δwg＝wmax-wg    (13)。

45、本发明进一步的改进在于，对影响风电企业发电效能的故障率、出力系数、出力偏差系数和损失电量性能信息排名，排查出风电企业具体的性能劣化风机，包括：

46、对影响风电企业发电效能的故障率、出力系数、出力偏差系数和损失电量性能信息进行排名，其中出力系数按照数据大小降序对应排名，故障率、出力系数偏差和损失电量按照数据大小升序对应排名；

47、按照风场管理关注度，分别对影响风电企业发电效能的故障率、出力系数、出力偏差系数和损失电量性能信息排名乘以权重后求和，得到综合排名；

48、筛选出综合排名靠后的风机，并分别按照时序生成相应出力系数、出力偏差系数和损失电量运行趋势图，各类故障报警事件统计图，以及检修报告。

49、海上风电场性能劣化风机排查系统，包括：

50、数据获取模块，用于获取所有风电机组的原始故障码信息；

51、数据解析模块，用于对所有风电机组的原始故障码信息进行解析，得到所有风电机组的实时故障信息；

52、故障统计模块，用于根据所有风电机组的实时故障信息，按照风电场类别及风机品牌类别对风机部件的故障次数进行统计，得到预设统计时间段内每个风电场中风机部件的故障时长及每个风机品牌中各风机部件的故障率；

53、数据分析模块，根据预设统计时间段内风电场中风机部件的故障时长及每个风机品牌中各风机部件故障率较高者，获取相关运行数据，利用大数据分析方法，统计出影响风机发电效能的出力系数、出力偏差系数和损失电量性能信息；

54、故障排查模块，对影响风电企业发电效能的故障率、出力系数、出力偏差系数和损失电量性能信息排名，排查出风电企业具体的性能劣化风机。

55、本发明进一步的改进在于，数据排查模块对影响风电企业发电效能的故障率、出力系数、出力偏差系数和损失电量性能信息排名，排查出风电企业具体的性能劣化风机，包括：

56、对影响风电企业发电效能的故障率、出力系数、出力偏差系数和损失电量性能信息进行排名，其中出力系数按照数据大小降序对应排名，故障率、出力系数偏差和损失电量按照数据大小升序对应排名；

57、按照风场管理关注度，分别对影响风电企业发电效能的出力系数、故障率、出力偏差系数和损失电量性能信息排名乘以权重后求和，得到综合排名；

58、筛选出综合排名靠后的风机，并分别按照时序生成相应出力系数、出力偏差系数和损失电量运行趋势图，各类故障报警事件统计图，以及检修报告。

59、一种设备，包括：

60、存储器，用于存储计算机程序；

61、处理器，用于执行所述计算机程序时实现权利要求1-6中任一项所述的一种海上风电场性能劣化风机排查方法的步骤。

62、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种海上风电场性能劣化风机排查方法的步骤。

63、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：

64、本发明提供了一种海上风电场性能劣化风机排查方法，通过实时监测各风机的故障率、出力系数、出力偏差系数、损失电量性能信息，结合风机故障率对各风电场、各品牌风机进行故障对比分析，不仅能够实时掌握风机各部件的故障情况，而且能够整体查找出风电场性能劣化的风机并提供具体性能数据。通过对风机性能的多个指标综合排名，能够排查出风电企业具体的性能劣化风机及基本原因，为风电企业提前制定设备检修计划提供技术支撑，提高风电企业设备利用率，充分挖掘企业风资源利用效能。