赵亚雄 张维
华能新能源蒙西分公司 内蒙古呼和浩特市010010
摘要：智能化风电场运维系统有助于开创设备安全可靠、风电场运维精益高效管理的新格局，实现风电场集中监控、无人值守、少人值守、区域检修的智能化，提高企业核心竞争力，必将成为风电产业高质量快速发展的助推器。本文重点探讨了智能化风电场运行维护。
关键词：智能；风电场；运行；维护
当前，随着世界各国对环境污染的日益重视，对清洁能源的需求更加强烈，所以清洁能源的发展也在加快。风力发电作为清洁能源的主要组成部分，具有广阔的应用前景。国内风电机组单机容量从几十千瓦发展到兆瓦级，风电场也从数百千瓦发展到数十万千瓦装机容量的大型风电场。随着风电场装机容量的逐步增大，以及风电在电网中所占比重的不断升高，风电场的智能运维逐渐成为一个新的课题。随着人工智能、图像识别等技术的发展，加强其在风电行业的应用，构建风电场全景式的设备状态、智能化的数据分析、精益化的设备管理已变得不再遥不可及，最终实现集中监控、无人值守、少人值守、区域检修的智能风电场建设，实现企业精准、精细、经济化的管理要求，进而提高企业核心竞争力。
一、风电场运行维护的重要性
风是日常生活中不可缺少的一项，而且是可再生能源。在资源短缺的情况下，风力发电事业作为一个新型事业起到了良好的带头作用。另外，风力发电也是我国一项利用可再生能源进行发电的措施,利用风力发电是一种可持续发展战略。同时，风能是现代社会中最具有竞争力和发展前景的一种可再生能源,将风能用于发电即风力发电是目前在我国能源供应中发挥重要作用的一项新技术。风能具有一定的动能,通过风轮机将风能转化为机械能,拖动发电机发电。风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋转,再通过增速器将旋转的速度提高来促使发电机发电的。
二、当前风电场运行维护方式
1、主要内容。风电场的运维包括风电机组、升压站变电、配电设备、输电线路等设备的巡检和维护。
1)风力发电机组。通过中控室的监控系统，对风电机组的各项参数变化和运行状态进行监控。当发现异常变化趋势时，通过监控程序的单机监控模式，对机组运行状态和采集数据的变化进行连续监控，并根据实际情况采取相应的处理措施，防止发生设备损毁、风机停运等事故。要定期在每台风机的现场停止风机运行，不仅要通过目测等直观方法检查风机外观，还要花大量时间登上风机机舱，检查其内部设备的运行状况。若发现隐患要及时报告处理，查明原因，排除隐患，避免事故发生，减少经济损失。
2)升压站变配电设备。运行人员除通过中控室监控系统对升压站设备的运行状态、运行数据和事件信息进行监控外，还应定期对升压站变配电设备进行检查，记录设备的运行状态，并根据运行记录制定相应的维护保养计划，以此对设备进行维护保养。
3)集电线路。由于风电场位置偏远，地形复杂，天气条件恶劣，交通不便，通常采用人员登高或借助望远镜巡检，检查线路上的设备是否有缺陷。同时，由于风电场线路分布较分散，设备负荷变化大且不规则，设备高负荷运行时气象条件往往较恶劣，存在输送可靠性隐患。此时，检查人员需加大检查力度，确保集电线路安全稳定运行。上述情况使集电线路的运维难度大、耗时长、安全风险高。
2、运维方式。传统的风电场运维模式主要依靠人员巡检及后台监控系统监测的方式实现。这种运维模式过度依赖大量的专业人员，不仅人员成本高、安全风险高，而且由于各种情况存在盲区，导致一些缺陷无法及时发及和消除，降低了设备运行的可靠性，存在安全隐患，严重时甚至导致运行事故，导致整个风电场退出运行，最终对电网整体架构的安全稳定运行产生严重影响。目前的运维模式存在智能化程度低、运维成本高、安全隐患大等弊端。因此，现代风电场的运维模式需进一步改革，向更智能、更高效、更可靠、更安全的方向发展。
三、智能化风电场运维目的
依托人工智能、光纤传感、大数据、定位导航等技术，实现集中监控、无人值守、少人值守、区域检修的智能风电场，开创设备安全可靠、人员安全风险低、节本增效、管理精益高效新格局，以提高企业核心竞争力。
四、智能化风电场运维原则
首先，加强标准引领作用，建立设备技术规范和设备管理规范标准体系，解决规模发展及深度应用难题，提高运检管理质量和效率。其次，以加强设备本质安全为核心，从设备管理的实际需求出发，促进对设备状态的深度感知，加强风险防控，提高设备安全可控、能控、在控水平。
五、智能化风电场运维措施
1、实现人工智能、光纤传感、大数据等技术的深度融合，实现多源数据融合和边缘智能管控，构建智慧风机、智能升压站、智能输电线路，提高设备运行的安全管控能力。
2、加快人工智能、图像识别、红外测温、定位导航等技术在输电线路、风电机组设备、升压站巡检中的应用，实现智能识别、自动记录、自主导航、远程控制、风险预警等功能，全面覆盖风电场设备，提高巡检效率，降低巡检成本。
3、通过光纤传感技术，增加风机监控手段，实现风机全方位、立体化实时监控，弥补风机监控手段的不足，提高风机运行的安全可靠性。
4、采用图像识别和红外测温，实现缺陷检测、人员行为识别、车辆行为识别、表计读数、压板位置状态识别、安全区域在线分析、关键设备温度监测等功能，提高设备监控能力，加强人员作业进度和安全管理。
5、构建升压站和输电线路的精细化三维模型，方便检修人员进行检修模拟及远程查勘，提高检修人员的专业水平，提升检修效率。
6、基于无人机、智能识别终端等物联网感知设备的现场应用，实现对设备状态的全方位感知，实现对缺陷和故障的快速定位与及时处理。
7、建立大数据分析模型，根据在线监测数据和缺陷、故障、隐患等历史数据，自动制定检修计划与类型。通过移动终端，自动下发检修任务与流程，工作票、操作票移动填报与审批，实现智能高效的管理模式。
8、结合设备运行、地理信息等，建立大数据分析模型，实现设备异常的精确定位和智能预警，提高维修人员作业效率，降低设备故障发生概率。
9、结合气象灾害监测数据、拓扑结构、地形地貌，实现山火、覆冰、雷电等自然灾害的风险预警及影响范围的智能分析，提前采取防控措施，减少自然灾害损失。
10、构建试验检测数据自动分析服务，快速将试验结果反馈给现场人员，自动生成试验报告，提高试验效率，减少设备停运时间。
11、构建仪器仪表校验管理服务，全面管控仪器仪表准确性、校验及时性，加强设备状态的动态评估，提高设备试验检修的科学性及有效性。
12、建立运检绩效评价指标体系，不断提高设备缺陷、试验和故障等数据质量，提高指标数据统计的准确性，为设备状态综合评估提供有力的数据支持。
13、建立安全风险评估量化模型，为技改大修项目储备提供有效依据。
14、开展全过程技术监管，探索技术监管大数据分析，提高技术监管的规范化、标准化、精益化水平。
六、智能化风电场运维研究效果
智能风电场不仅实现了设备的实时监控、设备的广泛互联、深度状态感知、数据融合、资源开放共享、精益高效管理，而且延长了设备巡视周期，减少了巡检人员，提高了巡检技术水平，降低了巡检劳动强度，提高了巡检效率，降低了风电场运维成本及巡视人员的安全风险。
智能风电场运维系统在实际巡检中的优势如表1所示。
风电场智能运维系统的实施，有助于延长设备的人工巡检周期，实现对设备状态的实时监控，减少运行、巡检人员数量，有效节约运维成本，减少风机停机时间，提高设备运行效率，以提升风电场运维管理水平。
参考文献：
[1]丁嘉成.智能化风电场关键技术研究及示范应用[J].工程技术,2016(06).
[2]吴巍.智能化风电场运行维护研究[J].通信电源技术，2020(05).