风电设备可靠性管理信息系统

摘要

提出了风电设备可靠性管理信息系统，属于风电和计算机通信技术领域，所述系统包括：数据集成平台102以及可靠性管理平台101，其中：所述数据集成平台用于将风电场中对各个风电机组进行监控的多个风机监控系统的风机监控数据进行统一收集；所述可靠性管理平台连接至所述数据集成平台，用于对所述数据集成平台收集的风机监控数据进行整理和分析，获得风电场各个风电机组的设备可靠性信息。本系统能够自动实现对于风电场信息的采集，并自动根据采集的数据判断出现的事件及其分类，并对关键事件的责任人和原因自动分析和记录等，提高了风电设备可靠性的管理效率和准确度。

说明书

技术领域

本发明涉及风电和计算机通信技术领域，尤其涉及一种风电设备可靠性管理信息系统。

背景技术

设备可靠性，是指设备机能在时间上的稳定性程度，或者说在一定时间内，不发生问题的程度(概率)。为保证设备的长时间无故障运行而进行的分析处理过程，就是设备的可靠性分析。设备可靠性的量化和设备可靠性分析的常态化进行，已成为现阶段风电场探寻设备状态检修模式的重要基础和指导设备管理水平提升的重要手段。

然而，现阶段国内风电场大多建设时间较短，场内不同型号、不同厂家的风机控制系统分散而立，内部信息化建设较差，大量反映设备生产运行情况的实时数据分散，缺乏统一管理，更没有形成统一的数据集成平台。此外，在这种数据基础情况下，风电场设备可靠性管理仍普遍采用人工完成数据采集，进而完成设备可靠性记录、评价的管理模式。这种工作方法为：风电场指定专人负责指定的部分设备的可靠性管理工作，由于为人工管理，可管理的设备数量非常有限；该指定人员负责对参与可靠性管理的设备查询其每日的运行日志，摘录其运行状态；该指定人员负责对参与可靠性管理的设备跟踪其重要可靠性事件的处理过程，并完成设备的可靠性管理记录；该指定人员负责对参与可靠性管理的设备每月、每年进行可靠性量化、分析、评价，为设备管理提供数据基础和改善方向指导。

这种模式的弊端主要体现在：

1)人工采集数据，摘录设备运行状态并记录可靠性事件的方法效率低下，不能保证可靠性数据的及时性，且容易出现错记、漏记的情况，统计分析时也容易出现人为错误，导致设备可靠性分析数据不可信。

2)设备可靠性管理流程随意性强，完全由管理人员自己控制。由于没有标准化、规范化的可靠性事件管理流程，设备可靠性事件的重要属性无法进行准确的记录和管控，造成可靠性事件内容不全，可利用价值降低；

3)人工管理可管理的设备范围狭窄，只有几个大设备的数据，限制了可靠性管理的范围，无法实现全面设备管理；

4)人工管理可量化的可靠性指标范围有限，无法实现精细化的设备管理水平评价。

随着风电企业在电力市场中的参与度越来越高，对设备管理的要求也越来越高，现有的人工管理模式越来越不能满足设备精细化、全面化、准确化管理的要求，成为企业设备管理水平提升的重大阻力。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提出了一种风电设备可靠性管理信息系统，该系统一方面将不同型号和不同厂家的风电机组的信息进行统一自动化收集，一方面根据收集的信息自动对风电机组各设备的可靠性进行记录和分析，能够实时、高效、准确地判断设备的可靠性，为风电系统的维护和进一步优化提供良好的数据支撑。

根据本发明的一个方面，提出了一种风电设备可靠性管理信息系统，所述系统包括数据集成平台以及可靠性管理平台，其中：所述数据集成平台用于将风电场中对各个风电机组进行监控的多个风机监控系统的风机监控数据进行统一收集；所述可靠性管理平台连接至所述数据集成平台，用于对所述数据集成平台收集的风机监控数据进行整理和分析，获得风电场各个风电机组的设备可靠性信息。

根据本发明的一个方面，所述可靠性管理平台包括设备可靠性事件采集装置、设备可靠性事件管理装置、和设备可靠性评价装置。

根据本发明的一个方面，所述可靠性事件采集装置连接到所述数据集成平台，用于结合风电场控制系统的控制方式，通过对数据集成平台中收集的设备相关状态测点的实时数据自动进行采集、比较及逻辑运算，自动判定该设备运行状态的变化，记录相应的设备可靠性事件。

根据本发明的一个方面，所述设备可靠性事件管理装置包括可靠性事件确认模块、关键事件责任人确认模块以及关键事件责任原因确认模块，其中：所述可靠性事件确认模块用于自动确认设备可靠性采集模块采集的设备可靠性事件是否为关键事件，并将确认结果即关键事件或非关键事件作为设备可靠性事件的事件类型记录下来；以及当为关键事件时，将该事件发送给关键事件责任人确认模块进行下一步处理；所述关键事件责任人确认模块用于当所述设备可靠性事件为关键事件时自动确认该设备可靠性事件的责任人，并记录所述设备可靠性事件的责任人；所述关键事件责任原因确认模块用于当所述设备可靠性事件为关键事件时自动确认该设备可靠性事件的起因，并记录所述设备可靠性事件的起因。

根据本发明的一个方面，所述可靠性事件确认模块、关键事件责任人确认模块以及关键事件责任原因确认模块都具备人工输入接口，用于对可靠性事件、责任人以及责任原因进行人工确认。

根据本发明的一个方面，所述设备可靠性评价装置用于从多个关键角度对设备管理水平进行评价并指出改善方向。

根据本发明的一个方面，所述设备可靠性评价装置包括：第一子模块，用于按照设备可靠性事件进行设备可靠性指标统计及分析，实现设备健康状况的评价；第二子模块，用于按照设备可靠性事件中的非计划停运事件原因角度进行统计及分析，积累设备非停事件原因；第三子模块，用于按照可靠性事件责任人进行可靠性指标统计，实现人员可靠性指标评价；以及第四子模块，用于按照设备可靠性非计划停运事件问题零部件角度进行统计及分析，积累导致设备出现非停事件的零部件情况。

根据本发明的一个方面，所述数据集成平台包括多个风机监控系统，多个数据采集模块、数据安全隔离系统、多个数据存储模块、以及数据存储终端。

根据本发明的一个方面，所述多个数据采集模块一一对应地连接至风电场中的多个风机监控系统，用于获取来自风机监控系统的风机监控信息；所述数据安全隔离系统连接在所述多个数据采集模块和多个数据存储模块之间，采用物理隔离措施以保证数据传输的安全性；所述多个数据存储模块与所述多个数据采集模块一一对应，用于控制所述风机监控信息单向通过所述数据安全隔离系统以存储到所述数据存储终端；所述数据存储终端连接至所述多个数据存储模块，用于保存来自多个数据采集模块的风机监控信息。

根据本发明的一个方面，所述数据存储终端包括主数据存储终端和备数据存储终端，所述主数据存储终端和备数据存储终端每个都与所述多个数据存储模块连接，并且所述主数据存储终端和备数据存储终端也通过主备终端连接线互相连接；以及所述可靠性管理平台默认从主数据存储终端提取数据，在主数据存储终端故障时，从备数据存储终端提取数据。

由此可见，本发明提出的自动对设备的可靠性信息进行管理的系统避免了人工统计易出错、成本高等缺陷，使用作为中间件的数据采集模块将不同种类的风机监控系统的通信接口进行了统一，且利用了安全的传输和存储结构保证了采集的数据的传输安全性；并且能够自动且精准地利用采集的数据辨别出产生的事件并对事件进行分类，对于关键性的事件能够自动找到其责任人、责任原因，而且为了保证关键事件、责任人和责任原因的准确性，还提出了自动加人工的手段从而使得结果更为准确，而且还能够根据获得的结果对设备状况、非停事件原因、责任人等各个方面进行自动评价。极大地提升了对于风电设备可靠性的管理效率和准确度。

附图说明

图1示出了本发明提出的风电设备可靠性管理信息系统的总体结构示意图；

图2示出了本发明提出的风电设备可靠性管理信息系统的数据集成平台的结构示意图；

图3示出了本发明提出的风电设备可靠性管理信息系统设备可靠性管理平台的结构示意图。

具体实施方式

下面使用具体的实施例并结合附图1-3描述本发明，应注意，下文的具体实施例仅为示例，并不作为对本发明保护范围的限制。

首先参见图1，其示出了本发明提出的风电设备可靠性管理信息系统的总体结构示意图。从图1可看出，所述管理信息系统包括两大平台，一是数据集成平台102，二是可靠性管理平台101。

所述数据集成平台用于克服风电场内风机型号、厂家各异而导致各种风机监控系统的数据无法被统一管理的缺陷。也就是说，所述数据集成平台用于将风电场中对各个风电机组进行监控的多个风机监控系统的风机监控数据进行统一收集。

连接至所述数据集成平台的所述可靠性管理平台用于克服人工对各风机监控系统的数据进行收集、整理和分析而导致效率和准确率低的缺陷。也就是说，所述可靠性管理平台用于对所述数据集成平台收集的风机监控数据进行整理和分析，获得风电场各个风电机组的设备可靠性信息。

下面首先参考图2对本发明提出的数据集成平台进行介绍。

如上文所述，风电场中，往往存在不同厂家、不同型号的风机，而这些风机的监控系统，通常都是各风机厂家针对自己的风机研制的，要实现风电场全场设备可靠性的自动化管理，必须建立风电场统一的数据集成平台。根据一个实施例，除了各种风机监控系统201外，本发明提出的数据集成平台还包括多个数据采集模块202、数据安全隔离系统203、多个数据存储模块204、以及数据存储终端205和206。

所述多个数据采集模块一一对应地连接至风电场中的多个风机监控系统，也就是说每一个数据采集模块连接至一个风机监控系统，用于获取来自风机监控系统的风机监控信息。由于风机监控系统各异，因此，每个数据采集模块通过不同的标准数据接口终端连接至相应的风机监控系统，从而对风机的生产运行数据进行数据通讯。

所述数据安全隔离系统连接在所述多个数据采集模块和多个数据存储模块之间，采用物理隔离措施，保证数据传输的安全性。所述数据安全隔离系统可以为一个或多个物理防火墙。

所述多个数据存储模块与所述多个数据采集模块一一对应，用于控制所述风机监控信息单向通过所述数据安全隔离系统以存储到所述数据存储终端，保证数据传输的安全性和完成数据保存功能，多个数据存储模块连接至所述数据存储终端，从而形成接口独立的星形布置，保证单个接口的独立性，确保单个接口故障不会对其它数据接口产生影响。

所述数据存储终端连接至所述多个数据存储模块，用于保存来自多个数据采集模块的风机监控信息。所述数据存储终端可采用国际先进的实时历史数据库作为数据统一存储介质，确保数据存储的精度、广度及数据调用的实时性、准确性，同时如图2所示，所述数据存储终端包括主数据存储终端205和备数据存储终端206，所述主数据存储终端和备数据存储终端每个都与所述多个数据存储模块连接，并且所述主数据存储终端和备数据存储终端也通过主备终端连接线互相连接，这样可确保数据存储的安全性。图2中较粗的线表示多个数据存储模块204与主数据存储终端205的连接，较细的线表示多个数据存储模块204与备数据存储终端206的连接。所述数据存储终端连接至本文提出的所述可靠性管理平台。在具有主备数据存储终端的情况下，所述可靠性管理平台默认从主数据存储终端提取数据，在主数据存储终端故障时，从备数据存储终端提取数据。

由此可见，所述数据集成平台可采集风电场中不同型号和厂家的风电机组的监控数据，并将该数据通过安全可靠的存储方式统一存储在数据存储终端中，所述数据存储终端中的数据可作为下文将具体描述的可靠性管理平台的数据源。

下面参见图3对所述可靠性管理平台进行具体描述。

所述可靠性管理平台主要包括设备可靠性事件采集装置301、设备可靠性事件管理装置302、和设备可靠性评价装置303。

所述设备可靠性事件采集装置301连接到所述数据集成平台102，具体连接到所述数据集成平台的数据存储终端。所述设备可靠性事件采集装置用于结合风电场控制系统的控制方式，通过对数据集成平台中收集的设备相关状态测点的实时数据(开关量、模拟量)自动进行采集、比较及逻辑运算，自动判定该设备运行状态的变化，记录相应的设备可靠性事件。

以风机为例，根据风电场控制系统不同的控制方式，风机存在自检、运行、限负荷运行、停机、故障停机等多种设备状态，当风机处于故障停机状态时，设备可靠性事件采集装置从数据集成平台中收集到风机的状态数据，如判断风机停机状态测点数据为TRUE，则判断当前风机状态为停机，再判断风机故障停机状态测点数据，如为TRUE，则判断当前风机状态不是正常停机，而是故障停机，当风机故障修复后，做运行测试时，风机运行状态测点数据变为TRUE，则判断该风机故障停机事件结束。以此类推，设备可靠性事件采集装置可自动采集到具有数据源和判断逻辑的风机的各种状态。

由此可见，上述设备可靠性事件采集装置从根本上突破了传统可靠性事件的采集方式，变人工摘录设备信息、手动统计的可靠性数据采集方式为事件自动记录，自动确认事件的采集方式。克服了设备可靠性事件统计的瓶颈，解决了受管理人员配备和统计手段的约束无法记录设备大量可靠性事件的问题。实现了设备事件的自动采集，减少了工作量，提高了事件采集的准确性，提升了工作效率。有利于实现设备的精细化管理。也使设备可靠性管理内容不再受限于人工的能力和精力，可以实现大范围设备的可靠性管理。有利于实现设备的全面化管理。

所述设备可靠性事件管理装置302包括可靠性事件确认模块3021、关键事件责任人确认模块3022以及关键事件责任原因确认模块3023。附图标记3024表示设备可靠性事件管理的结束。

其中所述可靠性事件确认模块用于确认设备可靠性采集模块采集的设备可靠性事件是否为关键事件，并将确认结果(关键事件/非关键事件)作为设备可靠性事件的事件类型记录下来。当为关键事件时，将该事件发送给关键事件责任人确认模块3022进行下一步的处理，如果为非关键事件，则结束3024。

对于设备的可靠性评价来说，最关键的事件就是非停事件，其次是检修类事件，非关键事件主要是备用事件，可靠性事件确认模块根据可靠性事件采集装置采集到的设备事件状态进行自动判别分类，自动记录并提示对于关键事件的责任人确认、责任原因确认等后续处理工作。

此外，所述可靠性事件确认模块还具有人工输入接口，用于提供对设备可靠性事件的人工确认接口。也就是说，虽然提供了自动判断途径，但有可能对于关键事件的判断标准发生变化，这里提供的人工输入接口一方面可用于人工更改和确认设备可靠性事件是否为关键事件，另一方面可用于人工修改关键事件的判断标准。从而具有更强的灵活性。

所述关键事件责任人确认模块用于当所述设备可靠性事件为关键事件时确认该设备可靠性事件的责任人，并记录所述设备可靠性事件的责任人。所述关键事件责任人确认模块中，预先存储有设备及其相应的责任人的对应关系表，该模块可根据关键事件对应的设备查询该表找到相应的责任人，实现关键事件责任人的自动记录。

对于可靠性事件确认模块确认了的关键事件(非停事件)，为保证关键事件生命周期内信息的完整性，需通过关键事件责任人确认模块对其进行责任人绑定确认。同时，该模块的执行可协助实现设备相关责任人的设备管理水平的评价，有利于设备管理者发现设备管理团队的问题，并指导解决问题，有利于整体设备管理水平的提升。

当然，所述关键事件责任人确认模块同样具有人工输入接口，用于提供对相应责任人的人工确认接口。这样，当该设备的责任人发生改变时，可通过人工确认的方式改变该责任人，必要时还可更新上述设备及其相应的责任人的对应关系表。

所述关键事件责任原因确认模块用于当所述设备可靠性事件为关键事件时确认该设备可靠性事件的起因，并记录所述设备可靠性事件的起因。所述设备可靠性事件的起因包括引发部件和引发原因。

所述引发部件和引发原因的确定可通过自动、人工或它们的组合进行。

在关键事件责任原因确认模块中，存储有关键事件与引发部件和引发原因的对应关系表，对于一个关键事件来说，可对应于一个或多个引发部件以及一个或多个引发原因。

而在上文所述的数据集成平台中，不仅存储有来自风机监控系统监控的诸如风电机组的数据，还存储有来自风机监控系统监控的风电机组中各个部件的运行数据。

当确定出关键事件后，所述关键事件责任原因确认模块取得与该关键事件相关的各个部件的运行数据，该运行数据可以是在事件发生时间点之前的一段预定时间内的运行数据，并分析该运行数据来确定出现了故障的故障部件及相应的故障原因。诸如下文提到的变浆电池损坏导致的非计划停运的事件，所述变浆电池在该事件发生之前的一段时间内的电压数据可能极其不稳，这样便可判断出该变浆电池与所述非计划停运事件相关，且其电压不稳的故障原因可能是电池被损坏；然后，所述关键事件责任原因确认模块基于所述关键事件与引发部件和引发原因的对应关系表，查找该非计划停运事件所对应的引发部件是否包括该故障部件，对应的引发原因是否包括该故障原因，如果包含，则自动记录该故障部件和故障原因记录，例如记录在下文所示的表格中。

此外，还可以人工进行，即对于找到了问题责任人的关键事件，需该责任人找到问题原因，并通过关键事件责任原因确认模块完善问题的发生部件、责任原因、技术原因，为相关问题的原因统计积累原始数据，有利于相关设备、相关问题的关键事件预测和指导改正问题。

第三种方式是自动和人工合并进行，即关键事件责任原因确认模块如上文所述根据关键事件与引发部件和引发原因的对应关系表以及与该关键事件相关的各个部件的运行数据确定出初步的故障部件和故障原因(可能有多个)，并使用用户界面提供给用户进行选择；用户可通过人工输入接口选择故障部件和故障原因，也可以输入新的故障部件和故障原因，形成最终的要记录的引发部件和引发原因。

此外，所述关键事件责任原因确认模块可判断所述新的故障部件和故障原因是否存在于所述根据关键事件与引发部件和引发原因的对应关系表中，如果不存在，那么将所述新的故障部件和故障原因增加在所述对应关系表中，并将所述新的故障部件和故障原因与所述关键事件相对应。

由此可见，本可靠性管理平台通过自身总结、专家支持、行业资讯等多种方式，建立了一套风电可靠性问题零部件及原因的专家库。而且提供了非常智能和全面的自动判断以及人工选择方式，一方面能够快速地判断导致事件发生的具体部件和原因，一方面能给予用户选择和输入以更精确地记录诱发部件和原因，而且还可反过来丰富与该事件相关的事件和原因。

可能发生问题的零部件包括：集中控制设备、叶片、偏航系统、主轴、齿轮箱等。可能发生的责任原因包括：规划设计不周、产品质量不良、施工安装不良、检修质量不良等。可能发生的技术原因包括：断裂.熔断、松动、卡涩、位移、损坏、失灵、过负荷等。

如上文所述，所述关键事件责任原因确认模块同样具有人工输入接口，用于提供对相应责任原因的人工确认接口。

这样，通过上述设备可靠性管理装置，可获得记录设备可靠性事件各个信息的如下数据表格：

由此可见，所述设备可靠性事件管理装置结合风电场设备管理制度及管理经验，创新性的对风电设备可靠性管理方式进行了标准化、流程化、规范化。通过信息化手段控制设备可靠性管理流程，对自动采集到的设备可靠性事件对事件状态准确性进行确认、对经过状态确认的关键事件进行责任人确认、对关键事件的引发部件和引发原因进行确认的事件处理流程。通过上述规范的管理流程，督促可靠性事件相关信息的及时收集，有效的防治了可靠性事件关键信息的丢失，保证了可靠性事件信息的完整性。大量完整历史事件及事件信息的积累，有利于进行大数据量的统计分析和数据挖掘，有利于对设备责任人设备管理水平的客观评价，有利于设备可靠性管理水平的提升。

所述设备可靠性评价装置用于从多种关键角度对设备管理水平进行评价并指出改善方向。

所述可靠性评价模块包括第一子模块3031，用于按照设备可靠性事件进行设备可靠性指标统计及分析，实现设备健康状况的评价。积累设备状态数据，反映实际的设备健康状况，以便确定合理的检修周期，减少设备“欠修”及“过修”，提高检修费用的利用率。同时反映实际的设备管理情况，指导设备管理水平的提升。

第二子模块3032，用于按照设备可靠性事件中的非计划停运事件原因角度进行统计及分析，积累设备非停事件原因，从而使设备降非停工作有的放矢。

第三子模块3033，用于按照可靠性事件责任人进行可靠性指标统计，实现人员可靠性指标评价，也是对设备管理人员对设备管理水平的评价，促进了人员素质及责任心的提高，有助于加强设备管理过程控制。

第四子模块3034，用于按照设备可靠性非计划停运事件问题零部件角度进行统计及分析，积累导致设备出现非停事件的零部件情况，从而指导设备检修工作，更快定位设备故障点。也有助于设备备品备件选型和供货商的选定，进而通过设备采购质量的提高，降低设备的故障率。

这里应当注意，上文所述的系统、平台、装置、模块和子模块等，都可以利用现有的软、硬件和固件技术单一或组合地进行实现，这对于本领域技术人员而言是显而易见的，具体的实现方式不再赘述。

由此可见，本发明提出的方案中引入计算机技术、大数据接口技术、网络存储技术及信息化方式，建立覆盖风电场的优质、高效的数据集成平台，并对传统的设备可靠性管理模式做出了突破，实现了对风电场设备管理水平的提升，它具有如下优点：

1)建立优质高效的风电场数据集成平台，保证数据采集的标准化和安全性，保证数据存储的统一、精度和广度，保证数据调用的实时性和准确性。

2)从根本突破了传统可靠性数据采集方式，变人工摘录设备信息、手动统计的可靠性数据采集方式为事件自动记录的采集方式。

3)规范了设备可靠性事件的采集和管理流程。要实现设备可靠性提高，必须提高设备点检工作水平和设备管理水平，就必须首先规范可靠性事件的管理，做到管理的标准化、流程化、规范化。

4)设备可靠性管理系统从多种角度进行可靠性指标的统计并应用于设备管理，提高设备管理控制的标准化、实时性，进而有助于实施设备专责人的绩效，达到人员管理的目的。

本领域技术人员应理解，上文对于本发明具体实施例的描述仅为说明的目的，并不作为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可在面临具体实际情况时对上述示例性实施例进行适应性修改，这些修改也应当落入本发明的保护范围之内。