一种基于可靠度的风电机组机会维护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于可靠度的风电机组机会维护方法，包括以下步骤：为各个部件设置预防性更换维修可靠度阈值和机会更换可靠度阈值，设置机会不完全维护可靠度阈值，初始化总维修成本，以及初始化当前维修次数；计算从当前时间到可靠性曲线降低到每个部件的阈值的时间间隔，具有最小间隔的部件需要进行预防性更换，最小间隔被视为第k次维护间隔T

【技术实现步骤摘要】
一种基于可靠度的风电机组机会维护方法


[0001]本专利技术涉及风电机组维护领域，尤其涉及一种基于可靠度的风电机组机会维护方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着国家的能源政策的调整，我国开始大力研究和发展可以替代火力发电等消耗一次能源的新能源发电方式，其中作为新能源发电重要一员的风力发电己经发展成为技术最成熟、经济性较好的一种发电方式。风能的“取之不尽用之不竭”的特性在解决我国能源短缺问题中发挥重要的作用。但是由于目前风电机组大多运行地区环境恶劣多变，且风电机组长期在交变负荷下工作，从而导致机组故障频繁，机组运行性能不断下降。风电机组的风机机舱位置高度一般在50
‑
80米以上，在机组运行过程中，一旦发生故障，不仅影响风电场运行的经济效益，同时也增加了运行维修工作的难度。
[0003]由于风电产业的跨越式发展，现行的风电机组维护主要采用基于时间的“定期维修”和故障后的“事故维修”，缺少针对性的考虑，容易造成“过度维修”或“维修不足”，影响风电机组的安全可靠运行和风电场效益的提高。选择适合的风电场运行维护策略，提高机组的可靠性，确保机组安全稳定运行，降低风电场运行维护成本，提高风电场的现场管理程度，已成为我国发展风电技术需迫切解决的关键问题。
[0004]针对上述问题，国内外学者做了一系列研究。国外针对大型多系统研究最多的是机会维修策略，此概念由Berg首先提出，定义为：若一个子系统发生故障，由于故障相关性，其他子系统也达到维修条件，从而将多个子系统同时进行维修。文献[1]提出的机会维修策略是在设定维修阈值的基础上进行优化求解，得到系统最小维修成本和最少维修次数。文献[2]提出一种不完全维修策略，使得靠近给定维修役龄的设备在整个工作期间的维修成本最小，随后文献[3]开拓了该模型，以便适应风电机组的运行和故障两种不同状态的维修阈值。文献[4]分别阐述了预防性维修策略和机会维修策略的基本原理，仿真结果表明机会维修在提高系统经济性和可用度方面比预防性维修更有优势。文献[5]假设机会的产生服从泊松分布，机会来临时对风电机组的运行状况进行详细评估，对满足维修条件的所有子系统一同实施维修。文献[6]制定了各部件在寿命周期内的维修计划，建立了机会更换维修模型，仿真结果表明维修次数得到了有效控制。
[0005]上述研究表明机会维修策略提高设备经济性和可用度，然而研究主要针对整个寿命周期内的维修策略展开，一旦遇到意外状况，导致风电机组停止运行，则整个维修计划将搁置。针对以上问题，将状态监测信息应用于风电机组的维修研究当中，可以实时观测可靠性的劣化过程。文献[7]首先提出了威布尔比例失效模型，并基于设备的历史故障数据制定了设备的最优维修策略。文献[8]对风电机组叶片的三种检修模式进行了对比分析，包括在线状态检修、应用监测设备的检修和目测检修，结果表明在线状态检修是对衰退时间短和故障率较高的风电机组最优的检修策略。文献[9]全面总结了目前进行状态检修时所应用的维修策略、决策模型、优化算法和数据处理方法，并对未来状态维修的发展做出了分析预
测。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种基于可靠度的风电机组机会维护方法，本专利技术针对目前风电场传统维护策略容易造成机组“过度维修”或“维修不足”，造成风电场维护成本巨大的难题，考虑部件之间的经济相关性，提出一种适用于风电机组的维护策略，在机组某部件发生故障或到达预防性维护阈值停机维修时，对其他状态不佳的部件进行机会维修，在保证风电机组稳定运行的同时，降低了风电场的维护费用，详见下文描述：
[0007]一种基于可靠度的风电机组机会维护方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]1)建立部件可靠度演化规律，根据威布尔分布描述风电机组部件的劣化过程，引入老化系数描述部件的不完全维护情况下的可靠度演化规律；搜集风电机组部件的历史故障数据，求解各部件可靠性模型中的形状参数和尺度参数；
[0009]2)为各个部件设置预防性更换维修可靠度阈值和机会更换可靠度阈值，设置机会不完全维护可靠度阈值，初始化总维修成本，以及初始化当前维修次数；
[0010]3)计算从当前时间到可靠性曲线降低到每个部件的阈值的时间间隔，具有最小间隔的部件需要进行预防性更换，最小间隔被视为第k次维护间隔T
k
；
[0011]4)比较R
s
(T
k
)与机会性更换R
or,s
的大小关系，若R
s
(T
k
)＞R
or,s
，则不采取维护活动，若R
s
(T
k
)＜R
or,s
，则对部件S实施预防性机会更换维修；比较R
s
(T
k
)与R
or,s
、机会性不完善维护R
op,s
的大小关系，若R
s
(T
k
)＞R
op,s
，则不采取维护活动；若R
or,s
＜R
s
(T
k
)＜R
op,s
，则采取机会不完全维护；若可靠性阈值R
pr,s
＜R
s
(T
k
)＜R
or,s
，采取机会更换维护；其中，R
s
(T
k
)为部件s在T
k
时刻的可靠度；
[0012]5)计算第k次维修的成本以及累计运行时间，如果T
cum
＞T，则计算风电机组寿命周期总维修成本、总维修次数及维修计划；否则对采取更换维修的部件，恢复其可靠度为1，对采取不维修或最小维修的部件，保持其可靠度不变；计算采取不完全维修后的部件可靠度，当前维修次数k加1，并重新执行步骤3)。
[0013]其中，所述方法还包括：构建风电机组维护模型；
[0014]运行周期内进行K次维护的总维护成本由部件维护本身费用带来的直接成本C
M,k,s
、维护停机带来的电能损失成本C
L,k,s
、雇用维护人员和租赁设备带来的员工工资C
T,k,s
构成，以运行寿命周期T
t
期间的总维护成本C
t
最小建立目标函数，具体模型如下所示：
[0015][0016]式中：S为部件数量，C
k,s
为第k次维护部件s的总维护费用；
[0017]C
k,s
＝C
M,k,s
+C
L,k,s
+C
T,k,s
[0018]若部件更换则C
M,k,s
＝c
m,s
，c
m,s
为部件更换费用，在不完全维护期间，部件维护本身费用表示为：
[0019][0020]式中：ΔR
k,s
为第k次维修前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可靠度的风电机组机会维护方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)建立部件可靠度演化规律，根据威布尔分布描述风电机组部件的劣化过程，引入老化系数描述部件的不完全维护情况下的可靠度演化规律；搜集风电机组部件的历史故障数据，求解各部件可靠性模型中的形状参数和尺度参数；2)为各个部件设置预防性更换维修可靠度阈值和机会更换可靠度阈值，设置机会不完全维护可靠度阈值，初始化总维修成本，以及初始化当前维修次数；3)计算从当前时间到可靠性曲线降低到每个部件的阈值的时间间隔，具有最小间隔的部件需要进行预防性更换，最小间隔被视为第k次维护间隔T
k
；4)比较R
s
(T
k
)与机会性更换R
or,s
的大小关系，若R
s
(T
k
)＞R
or,s
，则不采取维护活动，若R
s
(T
k
)＜R
or,s
，则对部件S实施预防性机会更换维修；比较R
s
(T
k
)与R
or,s
、机会性不完善维护R
op,s
的大小关系，若R
s
(T
k
)＞R
op,s
，则不采取维护活动；若R
or,s
＜R
s
(T
k
)＜R
op,s
，则采取机会不完全维护；若可靠性阈值R
pr,s
＜R
s
(T
k
)＜R
or,s
，采取机会更换维护；其中，R
s
(T
k
)为部件s在T
k
时刻的可靠度；5)计算第k次维修的成本以及累计运行时间，如果T
cum
＞T，则计算风电机组寿命周期总维修成本、总维修次数及维修计划；否则对采取更换维修的部件，恢复其可靠度为1，对采取不维修或最小维修的部件，保持其可靠度不变；计算采取不完全维修后的部件可靠度，当前维修次数k加1，并重新执行步骤3)。2.根据权利要求1所述的一种基于可靠度的风电机组机会维护方法，其特征在于，所述方法还包括：构建风电机组维护模型；运行周期内进行K次维护的总维护成本由部件维护本身费用带来的直接成本C
M,k,s
、维护停机带...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海锋，吕项羽，李德鑫，庄冠群，王佳蕊，张宗宝，
申请(专利权)人：国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：