「无忧风场WindInsight」让风场“知行合一” | 解密天泽智云风电行业产品

• 关键词：天泽智云,无忧风场WindInsight,风电
• 摘要：天泽智云核心团队成员自2010年起，在风电领域积累了大量的数据模型与落地应用实践。通过对行业不断的探索与改善，逐步实现了从失效维护到预测性维护的运维策略转变，并于2019年7月初在北京总部发布了风电行业产品——无忧风场WindInsight

天泽智云核心团队成员自2010年起，在风电领域积累了大量的数据模型与落地应用实践。通过对行业不断的探索与改善，逐步实现了从失效维护到预测性维护的运维策略转变，并于2019年7月初在北京总部发布了风电行业产品——无忧风场WindInsight

无忧风场WindInsight

让风场无忧运营

「无忧风场WindInsight」是一款针对风电场运维期间帮助客户提高运营效率的智能运行管理系统，通过对CMS、SCADA等历史数据进行建模和分析，利用机器学习、工业大数据和人工智能技术实现对风电装备的全方位健康管理，能够：

✔ 精准定位风机发电性能瓶颈，指导风机发电量提升；

✔ 降低安全隐患，提升风机运营的可靠性和稳定性；

✔ 感知大部件状态并进行预测性维护，减少由意外停机带来的发电损失；

✔ 固化专家经验，降低风场运维对人的依赖。

目前包含以下功能：

>> 智能监控

智能监控是风电运维的“眼睛”，对风电设备进行全面、合理的监控能够及时了解运行参数，从而综合评估运行状态及故障。通过「无忧风场WindInsight」的智能监控模块可以实时多维度展示风场状态，满足多种场景需求，有效整合数据数据，降低信息数量，提升信息价值密度。

在该系统中，用户可通过卡片/地图/列表等模式直观查看机组运行状态，并根据突出颜色（如绿色-正常，黄色-预警，红色-潜在严重故障）迅速定位故障风机及具体故障情况。

同时可直观查看发电量、发电损失等量化数据，并能快速进入子系统获取详情信息，帮助用户明确感知发电损失，指导最优性能运行维护策略。

>> EPS——基于SCADA数据的故障预警系统

通过EPS，业主无需增加硬件投入，即可直接基于SCADA运行数据进行机器学习和分析，评估风机健康状态，实现健康管理和故障预警。目前已经支持10多种算法模型，覆盖传动系统（发电机、齿轮箱）/偏航/变桨/叶片/电气系统等部件，同时还在不断增加中。

风机故障预警的传统方式是基于单变量阈值报警，比如温度超过50度预警等。随着智能化技术的发展，市场上涌现出非常多的智能运维应用，但在项目应用中发现，模型预测的准确性和报警的稳定性仍是风电行业智能化建设面临的典型问题。

因此天泽智云在打造「无忧风场WindInsight」系统时，首先通过一套完整的体系进行模型全生命周期管理，同时基于多种参数之间的相关性以及历史结果的趋势性实现更精确更稳定的预警。下面通过一个具体的案例来说明。

基于多种参数之间的相关性和历史预警的趋势性

实现更精确更稳定的预警

我们已经确定某风场的某台风机在之前一个月中都是健康运行状态，在进行分析时先将这些数据全部采集出来，基于物理机理和数据相关性对其进行特征定义和计算。之后通过特征降维去除特征之间的相关性，构建出最关键的特征，采用模式识别算法，建立整个相关性和空间分布模型。

在实时监测数据进来之后，映射到训练好的模型中，去找它最匹配的一个聚类节点（BMU）。计算与之最匹配神经元之间的距离当做风险值。与此同时，基于近期报警次数和历史风险值的趋势对报警触发和报警等级进行修正。

这套基于模式识别算法的故障预测模型，具备以下优势：

对状态参数的相关性进行建模，比阈值报警更加合理和敏锐，能够捕捉到更复杂的故障特征

可同时检测数十个状态参数，并对每一个参数的偏差贡献度进行精确量化

保留了状态参数的机理含义，模型的可解释性更强

基于该模型打造的「无忧风场WindInsight」能够极大提升预警准确率，同时增加预警的提前量和稳定性。

>> CMS——基于振动数据的故障预警系统

CMS（Condition Monitoring System）通过对风机传动链、机舱、塔筒等振动数据进行智能分析，可发现风机关键设备的早期故障进而实现预测性维护，避免大部件意外失效，引起安全事故。

CMS可实现对风机大部件重大故障提前半个月预警；覆盖直驱、半直驱、双馈等多种主流机型；系统具备实时智能诊断功能，可自动输出诊断结果，不需要振动数据分析师介入；同时，系统包含丰富直观的原始数据分析工具，可满足数据分析师各种数据分析需求。

「无忧风场WindInsight」CMS完成故障预警包含以下几步：数据采集、边缘计算、特征提取、智能诊断、诊断结论及维护建议输出。

以往的风电机组振动数据分析，通常需要有经验的振动分析师介入，利用振动分析工具定期（如一个月或一个季度）对风机振动数据进行分析，出具振动分析报告。现场风机运维工程师根据分析报告进行风机维护操作。这种方式不仅在时效上有一定的延误，而且花费相对较高。

通过「无忧风场WindInsight」的CMS可改变传统定期离线振动数据分析模式，可实现风机状态实时监测，实时诊断，并自动输出诊断结论和维护建议，不需要人为干预。极大提高了风机故障预警的实时性，并可节省数据分析服务成本。

>> 指标报表

为不同场景的报表需求提供定制化服务，同时通过准确计算发电损失、可利用率等关键指标，向资产监控和管理人员指明了提升产量、改善设备可靠性的方向。

风电企业层级复杂，从集团总公司到区域分公司再到风场，内部信息的传递路线多种多样，导致在信息的传递过程中可能会出现不同程度的失真和遗漏。

而且每个层级架构的关注点和价值体现点不同，不同部门需要有不同报表模板，据了解有些企业每个月需要制作40多种报表，这使得工作人员每个月在报表上要花费大量的时间和精力。

鉴于此，天泽智云在「无忧风场WindInsight」产品中开发了指标报表功能，可基于不同场景报表需求提供定制化服务，实现风电指标多维度灵活导出。并基于设置自动生成报表，提升报表制作效率。

无忧风场WindInsight

应用实践案例

「无忧风场WindInsight」目前已在多个风场落地，在某风场进行部署和测试的数据显示，实现了：

降低风机非计划停机时间10%；

提前28天发现齿轮箱故障；

降低风机运维成本5%。

「无忧风场WindInsight」获得了客户及行业的高度认可，和东方电气合作的项目在2018年国际风能展向上万名观众展示，应用案例被收录于国家首部CPS案例集——《信息物理系统（CPS）典型应用案例集》、中国大数据产业联盟《数据之翼》等。

结 语

「无忧风场WindInsight」在保证风机安全运行的前提下，能够有效提升风机效能，优化风场运营效率，为业主实现“降本、增效、减劳”提供强力支撑；助力整机厂商基于智能分析结果反向洞察产品设计，升服务及产品质量；与第三方运维厂商携手通过定制化服务，帮助业主提升发电量，降低故障率。

未来「无忧风场WindInsight」还将增加智能运维功能，用户可以通过其将风电运维知识沉淀到知识库，并能够直接基于系统智能规划运维任务，自动关联运维工作需要的人(匹配人员能力)、机(工具)、料(备件)、法(运维工艺)、环(匹配合适的维修环境窗口期)，提高运维工作效率，降低运维工作难度，让风场运营无忧。