为了在不停机的前提下,安全可靠地对齿轮箱进行故障检测,并实现风力发电机在齿轮箱故障工况下的容错控制运行,提出一种基于标准数据采集与监视控制(SCADA)数据协同的风力机故障检测与控制方案。介绍了风力发电机的系统模型与SCADA解决方案框架,通过回归建模、异常分析和集成学习对风力发电机系统进行故障检测并获得健康指标;借助模糊逻辑控制对风力发电机的输出功率进行降额控制,从而实现风力发电机在齿轮箱故障工况下的容错控制运行,最后进行仿真实验,并将仿真结果与一个实际运行的2 MW风力发电机系统进行对比。实验结果表明该故障检测与容错控制方案可以有效地对齿轮箱进行故障检测,并在存在故障时适当对风力发电机的输出功率进行降额控制,从而降低叶片和塔架承受的应力,并有效降低了齿轮箱轴承和润滑油的温度。

监控与数据采集(SCADA)系统中记录的历史数据包含了丰富的信息,有助于风力发电机组的性能优化。以某山地风电场风电机组(WTs)为研究对象,从数据方面研究风电机组偏航系统整体运行状态。首先获取SCADA系统采集的风速、偏航误差角和功率数据,并对这些数据进行相应的预处理;然后根据IEC61400-12功率特性测试中的bin法对预处理数据进行统计计算;分析了不同风速下偏航误差角对功率的影响。结果表明,从偏航系统的整体运行数据来看,不同的偏航误差角对输出功率影响的显著差异多集中在中间风速段,为山地风电机组偏航系统的运行和维护方面相关研究提供了参考依据。