華能新能源股份有限公司四川分公司 韓燕南

風(fēng)電場(chǎng)數(shù)字化電廠運(yùn)維管理期間，針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維的現(xiàn)有困難，如人員短缺、環(huán)境惡劣等，可積極應(yīng)用智能巡檢技術(shù)，通過紅外識(shí)別、智能塔筒監(jiān)測(cè)等手段，消除機(jī)組運(yùn)行隱患，完成多機(jī)組的智能巡檢，在此前提下提升電廠管理水平。

1 整體架構(gòu)

結(jié)合數(shù)字化電廠的管理方式，智能巡檢技術(shù)應(yīng)用前，需要搭建集控平臺(tái)和診斷平臺(tái)，在兩個(gè)平臺(tái)的保障下，發(fā)揮智能巡檢的最大優(yōu)勢(shì)。實(shí)踐中，采用科學(xué)的部署方式，即兩級(jí)應(yīng)用兩級(jí)部署，在風(fēng)電場(chǎng)部署廠級(jí)的管理系統(tǒng)，隨時(shí)保障信息的實(shí)時(shí)共享。風(fēng)電機(jī)組的巡檢要求較高，機(jī)艙內(nèi)部和機(jī)艙外部均屬于巡檢的重要內(nèi)容。第一，機(jī)艙內(nèi)部的巡檢?，F(xiàn)實(shí)工作中，機(jī)艙內(nèi)部的巡檢主要包括機(jī)械及電氣系統(tǒng)。電氣設(shè)備的溫度、使用電流等技術(shù)參數(shù)是不容忽視的巡檢內(nèi)容；而機(jī)械系統(tǒng)的檢測(cè)，需要將重點(diǎn)放在油溫、油位等方面，掌握設(shè)備振動(dòng)指標(biāo)。第二，機(jī)艙外部的巡檢。機(jī)艙外部的巡檢包含的內(nèi)容同樣比較多，葉片、塔筒、塔基均是不能省略的巡檢部分。風(fēng)電機(jī)組智能巡檢過程中，要充分利用SCADA 數(shù)據(jù)搭建巡檢大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，發(fā)揮先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在綜合技術(shù)保障下巧妙發(fā)揮風(fēng)電場(chǎng)手持終端的作用，通過多維度的補(bǔ)充和配合，保證安全巡檢的狀態(tài)，滿足實(shí)際工作需求。除此之外，未來的風(fēng)電場(chǎng)智能巡檢中，還需結(jié)合需求完善平臺(tái)功能，將相應(yīng)的設(shè)備性能參數(shù)發(fā)送到管理界面中，保證設(shè)備檢修的信息化支持力度，滿足風(fēng)電場(chǎng)數(shù)字化管理的整體要求。

2 模塊設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)是數(shù)字化電廠實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量運(yùn)行管理的前提，也是智能巡查技術(shù)非常核心的部分。數(shù)據(jù)采集模塊在運(yùn)行期間，需結(jié)合電廠設(shè)備的整體狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)實(shí)施有效地監(jiān)控，滿足電廠巡查管理的實(shí)際要求。現(xiàn)實(shí)工作中，定期做好數(shù)據(jù)分析及反饋工作，確保巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn)，智能巡查技術(shù)應(yīng)用中，需要考慮的內(nèi)容較多，其數(shù)據(jù)采集模塊的構(gòu)成至關(guān)重要，需要加以重視。除了傳感器設(shè)備應(yīng)用外，可靠的編程系統(tǒng)也是關(guān)鍵，只有確保編程設(shè)計(jì)質(zhì)量，才能構(gòu)建巡檢系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)。

2.2 數(shù)據(jù)分析模塊

在整個(gè)巡檢體系中，數(shù)據(jù)分析模塊位于基礎(chǔ)位置，作為系統(tǒng)的“分析大腦”，數(shù)據(jù)分析主要承擔(dān)著數(shù)據(jù)檢索和加工的作用，通常在設(shè)備的操控端口中。從實(shí)踐中了解到，智能巡檢技術(shù)要求高，巡檢環(huán)境又異常的復(fù)雜，所以在數(shù)據(jù)分析模塊的設(shè)計(jì)中需要秉持科學(xué)原則。一是借助合理方式，保障傳輸端數(shù)據(jù)分析模塊的基本性能，為相關(guān)工作提供支持；二是優(yōu)化連接節(jié)點(diǎn)，為操控端的數(shù)據(jù)分析提供便利。實(shí)踐中，無論采用哪種方式，都要明確分析模塊的具體性能和應(yīng)用要求，保證模塊使用的有效性。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，為達(dá)到理想化的效果，需要有序安排信息內(nèi)容，同時(shí)完成信息內(nèi)容的智能化檢索與分類，在分類與整合的基礎(chǔ)上提升整體的傳輸效果，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠焚|(zhì)[1]。具體工作實(shí)踐中，需要結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維水平及相關(guān)的操作要求，對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)施分析，及時(shí)掌握異常數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行錯(cuò)誤內(nèi)容糾錯(cuò)，為巡檢管理提供保障。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊

在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用環(huán)節(jié)中，巡查技術(shù)的數(shù)據(jù)通信影響深遠(yuǎn)，技術(shù)效果極為重要，為保障理想效果的實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中需要借助相應(yīng)技術(shù)手段，如電信號(hào)、藍(lán)牙通信等，達(dá)到理想工作狀態(tài)。在以上技術(shù)體系中，藍(lán)牙通信應(yīng)用比較早，但應(yīng)用局限性也比較明顯，受信號(hào)干擾嚴(yán)重，不利于遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸。風(fēng)電廠的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，藍(lán)牙技術(shù)并不適用。相比之下，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)雖然普及晚，但其技術(shù)靈活性強(qiáng)，在不同的通信環(huán)境下均可實(shí)現(xiàn)信息傳播。該技術(shù)的局限在于無法有效延伸通信功能，也正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)通信無法成為數(shù)字化電廠的核心傳輸手段。電信號(hào)通信技術(shù)在智能巡檢中存在優(yōu)勢(shì)，借助線路通信模式，可合理消除周邊的干擾，同時(shí)對(duì)通信功能可實(shí)現(xiàn)有效的延伸及拓展，通過合理的方式，強(qiáng)化應(yīng)用效果，保障通信質(zhì)量與效率，提高整體穩(wěn)定性。

2.4 操作管理模塊

Web Services 協(xié)議棧如圖1所示。通過研究發(fā)現(xiàn)，在操作管理模塊體系中，Web Services 協(xié)議棧是重要內(nèi)容，同時(shí)也是智能巡檢系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

圖1 Web Services 協(xié)議棧

3 智能巡檢技術(shù)的應(yīng)用

3.1 遠(yuǎn)程控制

在智能巡檢技術(shù)高質(zhì)量應(yīng)用中，有一個(gè)不容忽視的技術(shù)內(nèi)容——遠(yuǎn)程控制。該功能的實(shí)現(xiàn)是智能巡檢的重要保障，技術(shù)的應(yīng)用可充分滿足風(fēng)電廠實(shí)際運(yùn)維管理需求，保障巡查管理實(shí)效性。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，部分風(fēng)電廠所配置的設(shè)備，主要是指風(fēng)力發(fā)電設(shè)施在運(yùn)行過程中多采用跨區(qū)域布置的思路，此種設(shè)計(jì)方案雖然可以保障一定的效果，但也存在局限性。為科學(xué)收集多區(qū)域間的信息，實(shí)現(xiàn)信息高效利用，在短時(shí)間內(nèi)完成區(qū)域信息的資源整合，可應(yīng)用多套遠(yuǎn)程控制方案，借此提升智能巡檢的有效性，壓縮智能巡檢管理的周期，保障巡檢的實(shí)效性。

3.2 離線故障診斷

一些極端的環(huán)境下，在線故障診斷難以發(fā)揮出優(yōu)勢(shì)，一旦通訊中斷，就會(huì)造成巡檢管理的癱瘓。為此，智能巡檢技術(shù)應(yīng)用期間，需完善離線故障診斷的功能，考慮通訊網(wǎng)絡(luò)中斷對(duì)巡檢技術(shù)的影響，確保巡檢的可靠性。離線故障診斷設(shè)計(jì)期間，可將微型設(shè)備植入系統(tǒng)構(gòu)件，實(shí)際應(yīng)用中由傳感器發(fā)揮主要功能，支持離線故障診斷與排查。除此之外，離線故障診斷設(shè)計(jì)，需考慮診斷的時(shí)效性，設(shè)計(jì)一定的系統(tǒng)參數(shù)理論閾值，借此作為重要保障。當(dāng)滿足特定條件時(shí)（超出閾值范圍時(shí)），便可以啟動(dòng)故障診斷，對(duì)多項(xiàng)數(shù)據(jù)有效分析，保障智能巡查技術(shù)的時(shí)效性。

3.3 智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)搭建

3.3.1 圖像、聲像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行環(huán)境特殊，基于關(guān)鍵部件的巡檢需求需設(shè)置性能穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，保障機(jī)組的運(yùn)行安全。針對(duì)機(jī)艙內(nèi)的情況，安裝圖像及聲像監(jiān)測(cè)相關(guān)軟件設(shè)備實(shí)時(shí)采集視頻等重要信息，并且將這些信號(hào)信息傳至存儲(chǔ)服務(wù)器中，在此前提下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[2]。

3.3.2 溫度紅外采集系統(tǒng)

在具體實(shí)踐中，需要對(duì)重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤┻h(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，一旦監(jiān)測(cè)到機(jī)械設(shè)備溫度異常，或者數(shù)值偏離實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，要及時(shí)啟動(dòng)預(yù)警方案，構(gòu)建安全防護(hù)體系，避免火災(zāi)事故的發(fā)生，提高巡檢科學(xué)性。

3.3.3 塔筒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

結(jié)合現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)可知，塔筒基礎(chǔ)不均勻沉降等相關(guān)性問題同樣要實(shí)施有效的監(jiān)測(cè)，現(xiàn)實(shí)中要多角度監(jiān)測(cè)塔筒運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不均勻沉降問題，保障風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行安全。

3.3.4 葉片監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

當(dāng)遇到雷擊、大風(fēng)等特殊天氣時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的葉片在運(yùn)行的過程中因?yàn)樽枇^大會(huì)出現(xiàn)葉片結(jié)構(gòu)受損和膠合材料疲勞的問題，嚴(yán)重時(shí)將直接造成葉片脫落。為規(guī)避此類危險(xiǎn)，現(xiàn)實(shí)中需要在葉片上加裝有效的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，全面評(píng)估系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)用激光測(cè)距傳感器，采集相關(guān)核心數(shù)據(jù)，建立三支葉片距離模型，為后續(xù)工作提供保障。并通過分析診斷系統(tǒng)，完成精細(xì)化作業(yè)，實(shí)時(shí)診斷葉片裂紋等情況，保障風(fēng)電機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行。

3.3.5 無人機(jī)巡檢系統(tǒng)

傳統(tǒng)的巡檢管理技術(shù)需要投入的人力比較多，同時(shí)巡檢管理的效率低。為此，可采用無人機(jī)巡檢系統(tǒng)，以無人機(jī)為載體，實(shí)現(xiàn)多個(gè)模塊無死角監(jiān)測(cè)，對(duì)顯著隱患實(shí)施智能識(shí)別。在技術(shù)支撐下，實(shí)現(xiàn)巡檢智能化，科學(xué)控制巡檢管理成本。

3.4 智能巡檢管理系統(tǒng)優(yōu)化

風(fēng)電機(jī)組智能巡檢為達(dá)到理想效果，可以將眾多新技術(shù)及概念等應(yīng)用到常態(tài)化巡檢和設(shè)備保養(yǎng)中，提高人員的素質(zhì)要求?，F(xiàn)實(shí)工作中，建設(shè)智能巡檢管理的有效平臺(tái)，不斷豐富系統(tǒng)內(nèi)容，科學(xué)優(yōu)化巡檢路線，梳理巡檢工作流程，提升風(fēng)電生產(chǎn)效率。實(shí)際操作中，智能巡檢管理系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)全流程專業(yè)化、數(shù)字化及標(biāo)準(zhǔn)化的操作，在綜合技術(shù)保障下，實(shí)施全過程精細(xì)化管理，保障管理的實(shí)效性，將管理系統(tǒng)布設(shè)在重點(diǎn)區(qū)域，如區(qū)域數(shù)據(jù)中心等，同時(shí)完善基礎(chǔ)功能模塊。在技術(shù)保障下，推進(jìn)缺陷管理、智能巡檢等多項(xiàng)工作的落實(shí)，建立電子臺(tái)賬，確保信息實(shí)時(shí)查看。巡檢管理重點(diǎn)是對(duì)設(shè)備、系統(tǒng)等實(shí)施流程化管理，按照季度巡檢要求，記錄管理情況[3]。同時(shí)查看關(guān)聯(lián)的缺陷、變更、備份等。巡檢管理工作界面，如圖2所示。

圖2 巡檢管理工作界面

在智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需保障系統(tǒng)的可擴(kuò)充性，系統(tǒng)的可擴(kuò)充性是重要指標(biāo)，不容忽視。例如，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)上，可運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)思路，提高系統(tǒng)管理效率，加強(qiáng)對(duì)操作系統(tǒng)的監(jiān)管[4]。具體工作中，可構(gòu)建良好的系統(tǒng)接口，保障數(shù)據(jù)資源調(diào)度的功能，打造信息管理平臺(tái)，確保風(fēng)電廠數(shù)字化管理的資源共享。

3.5 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警終端設(shè)置

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備結(jié)構(gòu)自身具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，再加上運(yùn)行環(huán)境相對(duì)惡劣，所以設(shè)備運(yùn)行期間的隱患比較大，設(shè)計(jì)具有預(yù)警功能的終端是智能巡檢技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。借助風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，可有效實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管控，借助遠(yuǎn)程技術(shù)手段，將風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)清除，規(guī)避故障問題擴(kuò)散，為風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行提供良好環(huán)境?；诖耍悄苎矙z技術(shù)應(yīng)用期間，要結(jié)合現(xiàn)實(shí)需求不斷優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警終端設(shè)計(jì)，借助數(shù)據(jù)分析、異常警示，以及重要風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等模塊的布局，對(duì)故障問題進(jìn)行預(yù)判，掌握故障的等級(jí)和影響力，保障風(fēng)電機(jī)組合理運(yùn)維。

4 結(jié)語

綜上所述，風(fēng)電場(chǎng)數(shù)字電廠發(fā)展轉(zhuǎn)型新時(shí)期，智能巡查技術(shù)的應(yīng)用受到關(guān)注，在風(fēng)電廠的運(yùn)維管理中，智能巡檢技術(shù)起到重要支撐作用，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)借助遠(yuǎn)程操作等手段將風(fēng)險(xiǎn)從源頭弄清楚，避免風(fēng)險(xiǎn)事故的擴(kuò)散，從而保障風(fēng)電機(jī)組較強(qiáng)的生命力。實(shí)際工作中，風(fēng)電廠要基于自身管理需求，對(duì)智能巡檢技術(shù)實(shí)施優(yōu)化，完善功能模塊設(shè)計(jì)，通過智能監(jiān)測(cè)和管理平臺(tái)的搭建，為風(fēng)電廠數(shù)字化管理轉(zhuǎn)型夯實(shí)基礎(chǔ)。