[发明专利]一种风电机组健康度与服役质量评估方法

权利要求书

1.一种风电机组健康度与服役质量评估方法，其特征在于，包括风电机组健康度评估方法和风电机组服役质量评估方法；

1)风电机组健康度评估方法包括如下步骤：

1.1)建立故障知识库；

1.2)采用专家打分的方式，对故障知识库中的所有故障进行打分，确定各故障的严重等级和权重，打分的准则如下：

1.3)系统在后台按预设统计时间周期计算风电场每台机组各类故障的发生次数以及故障累计小时数；

1.4)根据步骤1.3)的计算结果，在所有机组中找到各类故障发生次数的最大值和故障累计小时数的最大值，并将其转换为每天的故障次数和故障累计小时数，即将当月统计得到的各类故障发生次数的最大值和故障累计小时数的最大值分别除以当月的天数，得到各类故障发生次数阈值和故障累计小时数阈值；

1.5)将步骤1.4)中获得的各类故障发生次数阈值和故障累计小时数阈值存入故障知识库中；

1.6)根据每个月的计算结果，对故障知识库中的故障发生次数阈值和故障累计小时数阈值进行自动更新，即如果当月计算得到的某类故障的故障发生次数阈值或故障持续小时数大于故障知识库中该类故障的故障发生次数阈值，则对故障知识库中的阈值进行替换；

1.7)根据所选统计时间即想要查看的时间段，获得在该时间段内每台机组发生的所有故障模式，计算各类故障模式的故障发生次数O_i和故障累计小时数T_i；

1.8)在故障知识库中，搜索各类故障发生次数阈值和故障累计小时数阈值

1.9)对步骤1.8)中获得的各类故障发生次数阈值和故障累计小时数阈值进行转换，获得在统计时间内的各类故障的发生次数阈值O_imax和故障累计小时数阈值T_imax：

1.10)建立各风电机组故障模式分析矩阵

其中：FM_j为第j台风电机组的故障模式的分析矩阵；S_i、O_i和T_i分别表示第j台风电机组的第i个故障模式的权重、故障发生次数和故障累计小时数；n为第j台风电机组在统计时间内发生的故障模式的个数；

1.11)计算各风电机组的健康度指数：

其中：H_j为第j台风电机组的健康度指数，H_j的值越大表示风电机组的故障影响越大，越不健康；M为风电机组的台数；

1.12)为了直观地展示各风电机组的健康度水平，将风电机组的健康度指数按照数值大小分为四个区：正常区、预警区、告警区和危险区，各分区的数值范围自行配置，正常区的数值范围为：[H1,H2]，预警区的数值范围为：(H2,H3]，告警区的数值范围为：(H3,H4]，危险区的数值范围为：(H4,H5]，其中H1＜H2＜H3＜H4＜H5；

2)风电机组服役质量评估方法包括如下步骤：

2.1)按预设统计时间周期，计算风电场每台风电机组的性能指标和可靠性指标，包括：风电机组健康度、等效可利用小时数、可利用率、平均无故障运行时间、平均故障修复时间和损失电量/机组容量；

2.2)根据步骤2.1)的计算结果，找到各指标的最大值和最小值；

2.3)将按月计算得到的各指标的最大值和最小值转换为以天为单位的各指标的最大值和最小值，即将步骤2.2)中各指标的最大值和最小值分别除以当月的天数；

2.4)在数据库中新建一个指标阈值表用于存储每个月计算得到的各指标的最大值和最小值；

2.5)根据所选统计时间，统计该时间段内各风电机组的健康度、等效可利用小时数、可利用率、平均无故障运行时间、平均故障修复时间和损失电量/机组容量，统计结果表示为：

h_j＝[h_j1,h_j2,h_j3,h_j4,h_j5,h_j6],j＝1,2,…,M

其中：h_j为第j个风电机组的指标集合，h_j1为第j个风电机组的健康度，h_j2为第j个风电机组的等效可利用小时数，h_j3为第j个风电机组的可利用率，h_j4为第j个风电机组的平均无故障运行时间，h_j5为第j个风电机组的平均故障修复时间，h_j6为第j个风电机组的损失电量，M为风电场中风电机组的个数；

2.6)在指标阈值表中，搜索各指标的最大值和最小值，确定各指标的上下限阈值：

Ref＝[max(H1),min(H2),min(H3),min(H4),max(H5),max(H6)]

其中：为风电机组各指标的上限集合，Ref为风电机组各指标的下限集合，H1为风电机组的健康度，H2为风电机组的等效可利用小时数，H3为风电机组的可利用率，H4为风电机组的平均无故障运行时间，H5为风电机组的平均故障修复时间，H6为风电机组的损失电量；

2.7)根据步骤2.6)获得各指标的上下限阈值，获得统计时间内各指标的上下限阈值：

其中：为统计时间内的指标的上限阈值，H_i为统计时间内的指标的下限阈值，统计时间由分析人员自行选择；

2.8)计算各风电机组在统计时间内的指标h与指标上限阈值的距离，计算公式如下：

其中：d_ji为第j个风电机组的第i个指标与第i个指标上限阈值间的距离；

2.9)计算各风电机组的服役质量指数，如下式所示：

其中：Q_j为第j个风电机组在统计时间内的服役质量指数，w_i为第i个指标的权重；

2.10)根据各风电机组服役质量指数的大小对风电机组的整体运行状态进行评估，风电机组的服役质量指数越小，表示风电机组的整体运行状态越好；

2.11)为了直观地展示风电机组的服役质量水平，机组的将服役质量指数按照数值大小分为四个区：正常区、预警区、告警区和危险区，各分区的数值范围自行配置，正常区的数值范围为：[Q1,Q2]，预警区的数值范围为：(Q2,Q3]，告警区的数值范围为：(Q3,Q4]，危险区的数值范围为：(Q4,Q5]，其中Q1＜Q2＜Q3＜Q4＜Q5。