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电 力 自 动 化 设 备
引言
风电机组故障统计与分析
摘要
:
。
。
,
,
;
,
;
,
;
,
。
关键词
:
;
;
;
;
;
;
;
中图分类号
:
文献标识码
:
:
大功率并网风电机组状态监测与 故 障 诊 断 研 究 综 述
,
,
,
,
,
,
(
,
;
,
;
(
)
,
)
收 稿 日 期
:
;
修回日期
:
基 金 项 目
:
(
);
(
);
(
);
(
);
(
)
(
),
(
),
(
),
(
)
(
)
第
卷第
期
年
月
图
2
利用
Bin
方法得到的功率曲线及其标准差
2 Power curve and standard deviation
obtained by Bin method
1 600
1 200
800
400
0
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
v
(
m
·
s
-1
)
(
a
)
风电机组
1 600
1 200
800
400
0
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
v
(
m
·
s
-1
)
(
b
)
风电机组
2
功率
kW
功率
kW
Bin
区间误差
,
实际功率曲线
参考功率曲线
强度和运行性能等必将不可避免地随运行环境和运
行时间的变化而逐渐下降
,
导致故障发生
。
文献
[
3
]
分析指出
,
易发生故障的齿轮箱
、
发电机
、
低速轴
、
高
速轴
、
桨叶
、
电气系统
、
偏航系统
、
控制系统等关键
部件
,
约占风电机组总成本的
80%90%
。
国外某机
构的各部件故障率与平均故障排除时间统计情况
,
如图
1
所示
[
4
]
,
可见电气系统的故障率相对较高
,
齿
轮箱
、
发电机和传动链的平均故障排除时间相对较
长
,
约在
5 ~ 8 d
。
另外
,
我国的
2012
年
《
全国风电场
设备运行质量状况调查报告
》
故障统计情况
,
变流器
的每年故障发 生频次 最高为
0.20
次
台
;
齿轮 箱相
对较低
,
约为
0.09
次
台
。
各部件的故障详细情况如
表
1
所示
,
可见叶片的平均排除故障耗时最长
,
达到
229.54 h
,
其次是齿轮箱和发电机
,
分别是
158.01 h
和
105.93 h
。
上述为国内外陆地风电机组的故障统
计情况
,
统计结论基本相似
:
平均故障排除时间少的
部件对应故障率较高
,
相反
,
故障率较低的部件对应
的平均故障排除时间长
。
但值得注意的是
,
上述的
统计分析结果仅来自于陆地风电场的情况
,
随着海上
风电机组安装与并网运行
,
故障率高的关键部件
,
如
变流器
、
变桨系统等电气控制系统
,
由于海上复杂运
行环境和高难度的维修状况也必将花费较长的检修
时间或更多的故障排除时间
。
因此
,
对于大功率风电
机组的状态监测而言
,
不仅需要关注机械系统的关键
部件
,
故障率高的电气系统同样也要引起高度重视
。
2
风电机组整机综合状态评估与故障预测
风电机组一般要求服役
20 a
,
风电运营商或 者
电网调度部门更多关心的是整机安全性
、
运行可靠
性
、
发电能力
、
运行状态变化趋势及服役剩余时间等
指标
,
因此
,
有必要开展整机的综合状态监测方法研
究
。
,
关于整机的状态方法研究大多是在风电
机组与监视控制
(
SCADA
)
系统的运行
基上开展
,
本文对有研究情况分
,
基于统计
分析和多参合整机状态
,
及其故障测
3
方分别行综述
。
2.1
基于统计分析的风电机组综合状态监测与评估
统计分析方法
,
分析大量的风电机组状
态监测的各量
(
功率
、
风速
、
速
、
度
、
动
等
)
线运行
,
某有的指标
,
与出
设计标值行对
,
或多机组间的较
,
达到对风电机组整机状态监测的的
。
,
对功率
运行行统计分析研究 较 多
,
文 献
[
5
]
2
台
1.5 MW
风电机组功率曲线如图
2
所示
,
是
反机组运行性能的实测风速
、
功率等
,
Bin
方法对行统计得
2
台机组的功
率曲线
。
2
台机组的功率曲线
、
风能曲线及
其标差值
,
对机组的运行性能行对分析和
。
图
2
(
b
)
所示机组
2
的实际功率曲线在低于
表
1
风电机组关键部件故障详细情况
Table 1 Detailed fault information of key
wind turbine unit components
部件
故障统计的
机组量
台
故障发生
次
故障发生频次
(
次
·
台
-1
·
a
)
平均排除故
障耗时
h
变流器
4 069 811 0.20
21.74
发电机
4 215 550 0.13 105.93
变桨系统
3 515 415 0.12
20.52
齿轮箱
2 891 261 0.09 158.01
偏航系统
1 530 167 0.11
50.54
叶片
824 102 0.12 229.54
测风系统
1 071
76 0.07
7.43
制动系统
583
69 0.12
3.46
控制系统
245
41 0.17
26.53
其
4 204 780 0.19
24.20
图
1
风电机组关键部件故障率与平均故障排除时间
1 Fault rate and average fault removal time for
key wind turbine unit components
1.00 0.75 0.50 0.25 0 2 4 6 8
年平均故障率 平均故障机时间
d
机械制动系统
电气系统
电控系统
传器
系统
偏航系统
轮
桨叶
齿轮箱
发电机
构件
传动链
,
等
:
大功率并网风电机组状态监测与故障研究综述
第
1
期
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