【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电(简称风电)机组的服役环境状态评估，特别涉及一种海上风电机组服役环境状态评价方法和系统。
技术介绍
1、近年来，海上风电凭借其靠近负荷中心的优势而发展迅速。然而海上风电机组服役于海洋上，长期受到温度、湿度、辐照、盐雾等环境因素侵蚀，设备腐蚀老化严重，机组运维效率低、运维成本高。为了准确有效地对海上风电机组服役环境状态进行评价，本专利技术提出一种海上风电机组服役环境状态评价方法和系统，可更为精准表征海上风电机组的服役环境状态严酷程度，为机组环境控制和运维提供有效的状态评价数据支撑，进而提升机组环境控制的效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于评估海上风电机组服役环境状态水平，及时发现服役环境较为严酷的风电机组，为机组环境控制和运维提供有效的状态评价数据支撑，进而提升机组环境控制的效率。为此本专利技术提供一种海上风电机组服役环境状态评价方法和系统。
2、本专利技术方法方案如下：一种海上风电机组服役环境状态评价方法，包括以下步骤：
3、1)获取海上风电机组服役环境状态监测指标数据
4、获取气候环境指标、化学介质指标、环境失效指标；其中，所述的气候环境指标包括大气温度t、相对湿度rh、太阳辐照f；所述的化学介质指标包括盐雾浓度s、硫化氢浓度h；所述的环境失效指标包括腐蚀速率c、涂层老化速率g、润湿时间r；
5、2)进行机组服役环境状态评价指标的预处理
6、获取待评估的海上风电机组数量j，对于第j(j＝1
7、
8、式(1)中：a为大气温度t、相对湿度rh、太阳辐照f、盐雾浓度s、硫化氢浓度h、腐蚀速率c、涂层老化速率g、润湿时间r这8个指标中的任意一个；aj为第j(j＝1～j)个海上风电机组的指标a参数值；a'j为指标预处理结果，max{aj}、min{aj}分别为所有风电机组a指标的最大值和最小值；
9、3)根据层次分析法计算服役环境状态评价指标的权重
10、a)构建指标体系的层次架构模型
11、将海上风电机组服役环境状态监测指标体系分为一级指标和二极指标，其中，气候环境、化学介质、环境失效为一级指标，气候环境指标包括大气温度、相对湿度、太阳辐照3个二级指标；化学介质指标包括盐雾浓度、硫化氢浓度2个二级指标；环境失效指标包括腐蚀速率、涂层老化速率、润湿时间3个二级指标；
12、b)构建各层级指标的判断矩阵
13、c)对判断矩阵进行一致性校验
14、d)确定指标权重
15、判断矩阵通过一致性检验后，求取判断矩阵最大特征值λmax对应的特征向量d，如下式所示：
16、
17、对特征向量d做标准化处理，可得到各指标的权重，如下式所示：
18、
19、式中：ei为第i个指标在该层级指标中所占的权重，y为一级指标数量或者某个一级指标下的二级指标数量；
20、4)根据机组服役环境状态评价指标预处理结果和权重计算状态评价值
21、对于第j个海上风电机组，其状态评价值为：
22、pj＝α1(β1t′j+β2rh'j+β3f′j)+α2(β4s'j+β5h'j)+α3(β6c'j+β7g'j+β8r'j) (5)
23、式中：α1、α2、α3分别为一级指标气候环境、化学介质、环境失效的指标权重值；β1、…、β8分别为二级指标大气温度、相对湿度、太阳辐照、盐雾浓度、硫化氢浓度、腐蚀速率、涂层老化速率、润湿时间的指标权重值；
24、5)根据状态评价值确定海上风电机组服役环境状态评价结果
25、对于第j个风电机组，若其状态评估值pj≤0.4，则该设备评估结果为异常；若其状态评估值0.4＜pj≤0.7，则该设备评估结果为一般；若其状态评估值0.7＜pj≤1，则该设备评估结果为优良。
26、步骤3)中b)构建各层级指标的判断矩阵，推荐如下：
27、根据各级指标的重要程度对比，采用成对比较法和九级标度法为判断矩阵的要素赋值，具体如下所示：
28、
29、式中:aik为第i个指标和第k个指标的相对重要性标度，aik＞0，i＝k时aik＝1，且aik＝1/aki；y为一级指标数量或者某个一级指标下的二级指标数量。
30、步骤3)中c)对判断矩阵进行一致性校验，推荐如下：
31、判断矩阵的一致性指标ci和一致性比率cr的计算式分别为:
32、ci＝(λmax-y)/(n-1)
33、cr＝ci/ri
34、式中：λmax为判断矩阵的最大特征值；ri为平均随机一致性指标；
35、当cr＜0.1时，认为判断矩阵满足一致性要求，否则对各指标相互的重要程度进行调整直至通过一致性检验。
36、本专利技术系统方案如下：一种用于实施上述方法的海上风电机组服役环境状态评价系统，包括环境监测模块、无线通信模块和后台主站系统；所述的环境监测模块对海上风电机组服役环境的大气温度、相对湿度、太阳辐照、盐雾浓度、硫化氢浓度、腐蚀速率、涂层老化速率、润湿时间指标数据进行监测；所述的无线通信模块将环境监测数据通过无线通信模块传至后台主站系统；所述的后台主站系统将接收到环境监测数据进行处理和计算，并输出海上风电机组服役环境状态评价结果。
37、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
38、1)传统海上风电机组仅考虑单一环境指标对风电机组环境严酷程度的影响，如仅考虑腐蚀速率进行环境严酷程度评价，但风电机组受多类型环境因素影响。区别于传统方法，本专利技术针对海上风电机组服役环境的特点，设计了综合考虑气候环境因素、化学介质因素以及环境失效因素的环境评价指标体系，相比于依据单个指标进行评价的方法评价结果更为准确。所以，采用本专利技术方法能更为及时地发现服役环境较为严酷的风电机组，为机组环境控制和运维提供有效的状态评价数据支撑，进而提升机组环境控制的效率。
39、2)本专利技术采用层次分析法，根据专家经验对指标重要性进行赋权，赋权结果与实际运行经验相关性高，也有利于提高评价结果的准确性。
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1.一种海上风电机组服役环境状态评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的海上风电机组服役环境状态评价方法，其特征在于，步骤3)中b)构建各层级指标的判断矩阵，具体如下：
3.根据权利要求1所述的海上风电机组服役环境状态评价方法，其特征在于，步骤3)中c)对判断矩阵进行一致性校验，具体如下：
4.一种用于实施权利要求1-3任一所述方法的海上风电机组服役环境状态评价系统，其特征在在于，包括环境监测模块、无线通信模块和后台主站系统；所述的环境监测模块对海上风电机组服役环境的大气温度、相对湿度、太阳辐照、盐雾浓度、硫化氢浓度、腐蚀速率、涂层老化速率、润湿时间指标数据进行监测；所述的无线通信模块将环境监测数据通过无线通信模块传至后台主站系统；所述的后台主站系统将接收到环境监测数据进行处理和计算，并输出海上风电机组服役环境状态评价结果。
【技术特征摘要】
1.一种海上风电机组服役环境状态评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的海上风电机组服役环境状态评价方法，其特征在于，步骤3)中b)构建各层级指标的判断矩阵，具体如下：
3.根据权利要求1所述的海上风电机组服役环境状态评价方法，其特征在于，步骤3)中c)对判断矩阵进行一致性校验，具体如下：
4.一种用于实施权利要求1-3任一所述方法的海...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟球，邓子乔，韦桥斌，雷燕龙，祝喜，王元强，李家锋，
申请(专利权)人：广东粤电湛江风力发电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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