風(fēng)電機組健康狀態(tài)評估模型的設(shè)計與應(yīng)用

　　摘要：風(fēng)電機組的健康正常運行一直都是保證風(fēng)電場盈利能力的主要手段和影響因素。由于目前的風(fēng)機設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)只能做到故障發(fā)生時或風(fēng)機停機時，才能通知現(xiàn)場工作人員進行維修。整個過程消耗大量的人力、財力，并嚴(yán)重影響了風(fēng)電機組發(fā)電。因此，一個能夠?qū)︼L(fēng)電機組健康狀態(tài)進行實時檢測并能夠進行故障預(yù)測的健康模型是必要的。本文摒棄傳統(tǒng)的思想建立模型，而是以平行空間理論作為出發(fā)點，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)作為技術(shù)支持，建立一個多維度健康模型，保證了風(fēng)機穩(wěn)定運行的健康狀態(tài)。
　　1引言
　　在傳統(tǒng)能源的不斷減少的今天，世界各國已經(jīng)將目光聚焦于可再生能源的開發(fā)。風(fēng)能作為一種綠色清潔的可再生能源，已經(jīng)引起了我國的廣泛研究和使用。其中，風(fēng)電機組的健康正常運行一直都是保證風(fēng)電場盈利能力的主要手段和影響因素。
　　每年風(fēng)機故障損失的發(fā)電量和故障導(dǎo)致的維護費用都給風(fēng)電場帶來巨大的經(jīng)濟損失。從減少故障維護時間和維護成本上來說，一個能夠?qū)︼L(fēng)機的健康狀態(tài)進行評估并且能夠?qū)︼L(fēng)機故障進行預(yù)測的模型是必要的。
　　本文提出的健康模型是以平行空間理論作為本模型理論支撐點，以大數(shù)據(jù)技術(shù)作為建模的技術(shù)手段，來創(chuàng)建基于平行空間理論的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模型來提高風(fēng)機運行效率，減少風(fēng)機維護帶來的損失。
　　2基于平行空間理論的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模型
　　由上章可知，本章需要提供一個健康模型來實時檢測風(fēng)機的健康狀況。風(fēng)機在運行的時候，由于環(huán)境因素的變化、自身硬件設(shè)備使用的壽命的差別，發(fā)生故障等因素的不同，導(dǎo)致風(fēng)機運行狀態(tài)發(fā)生變化，且變化的狀態(tài)數(shù)量也是不確定的。由于平行空間具有多個空間共存且每個空間相同事物存在不同狀態(tài)的特性與數(shù)個風(fēng)機整個生命周期的某一時刻中具有多個狀態(tài)且每個狀態(tài)不同具有相似的特點。因此，本文結(jié)合了平行空間的理論，給出基于平行空間理論的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模型，同時給出基于該模型的風(fēng)電機組健康狀況評估方法。
　　如圖1所示，主要分為兩個階段，風(fēng)機健康狀態(tài)生成和風(fēng)機健康狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換。 　　（1）風(fēng)機健康狀態(tài)
　　首先，數(shù)據(jù)預(yù)處理。利用集控中心大數(shù)據(jù)平臺收集各風(fēng)場所有風(fēng)機全參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)風(fēng)機各參數(shù)自身數(shù)據(jù)意義和取值范圍結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)對收集的數(shù)據(jù)進行清洗、去臟、修復(fù)等數(shù)據(jù)預(yù)處理工作。
　　其次，健康時間段的提取與劃分。扣除風(fēng)機運行不健康的時間段，所剩的時間段即為健康的時間段。
　　最后，健康狀態(tài)的生成。以收集好的穩(wěn)定期健康時間段為例，同樣將環(huán)境條件按照風(fēng)速、溫度、大氣壓力、空氣密度等多個維度，并對各個維度進行步長的劃分。按照步長所切割好的維度組合在一起，就是一個空間，而所有的空間就組成了平行空間。在收集好的時間段中，會有很多數(shù)據(jù)屬于同一個空間，因此我們對屬于同一個空間的數(shù)據(jù)進行計算分析得出不同空間中的數(shù)據(jù)范圍及特征叫做該條件環(huán)境下的狀態(tài)。
　　（2）風(fēng)機健康狀態(tài)轉(zhuǎn)換
　　在風(fēng)機運行時，隨著時間的推移，周圍環(huán)境的變化，風(fēng)機會在健康模型上找到屬于當(dāng)前環(huán)境下的空間即健康運行的狀態(tài)。由于收集的數(shù)據(jù)有限，也會出現(xiàn)沒有對應(yīng)的空間，因此需要對此風(fēng)機當(dāng)前狀態(tài)進行判斷，如果滿足上述的健康時間段的運行狀態(tài)，平行空間是可以擴展，即可以通過自學(xué)習(xí)的方式彌補之前由于數(shù)據(jù)手機不足照成的缺少部分對應(yīng)空間的現(xiàn)象。
　　綜上所述，基于平行時空理論的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模型是依賴于環(huán)境因素的變化創(chuàng)建的。在風(fēng)機實時運行時，會自動檢索此時對應(yīng)的空間，并通過計算能夠知道此時的健康狀態(tài)的值與空間里計算好的健康狀態(tài)的值的差異性。
　　3基于平行時空理論的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模型的風(fēng)機健康狀況評估方法
　　如圖2所示，基于平行時空理論的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模型的風(fēng)機健康狀況評估方法,風(fēng)機實時數(shù)據(jù)作為模型的輸入數(shù)據(jù)，利用模型對比算法得到自身健康狀態(tài)評分。利用環(huán)境預(yù)測的算法來預(yù)測風(fēng)機的狀態(tài)。 　　（1）風(fēng)機自身健康狀態(tài)評分