人工智能助力风电机组智能巡检

内蒙古华电蒙东能源有限公司 李清东 中国电力设备管理协会人工智能专委会 李向荣 李杰浩

1 方案编制背景

随着中国新能源的迅速发展，风电作为新能源主力军，机组数量多、故障多、地处偏远、环境恶劣、人员少等突出特点给风电场的管理带来难度，主要存在机组事故频发、大部件损坏严重、管理成本高、盈利难等问题。

在传统的电厂巡检中，巡检过程中会遇到以下几大难点：

巡检的难点 人工智能解决方案巡检疏漏避免难 通过AI人工智能系统时刻智能提醒疏忽巡检点巡检情况记录难 通过IOT物联网智能记录巡检记录及数据过程巡检操作规范难 通过AR眼镜把当前问题与专家模拟系统同步解决数据孤立等问题 大数据平台把集团及各大集控中心一体化云平台工作手册记忆难 通过AR眼镜随时随地实时查看解决当前问题

针对风电管理难题，编制风电机组智能巡检方案，通过大数据、物联网、人工智能等先进的技术手段，减少人员巡检工作量，提高风电机组智能巡检效率和质量，避免机组因巡检不到位导致重大事故，通过风电机组智慧化巡检达到巡检风电机组全覆盖，巡检周期全覆盖，巡检项目全覆盖。

2 风电机组智能巡检目标

避免发生风电机组倒塔、飞车、着火、叶片掉落等重大事故。

实现风电机组的实时状态监测和自动检查，系统发现异常自动报警；安装辅助维护装置，能够根据现场实际状态实现自动维护，减少设备故障时间，提高设备寿命。

减少现场检修人员的登塔次数，大大减轻现场检修巡检工作量，减少了人员安全隐患。

全面实现风电机组的无人智能巡检。

3 风电机组智能巡检范围

3.1 风电机组智能巡检项目

以双馈风电机组为例，风电机组智能巡检项目主要分为机械部分和电气部分，机械部分包括叶片、轮毂、齿轮箱、联轴器、制动器、发电机、水冷系统、主机架、偏航系统、塔筒、罩体、加热器；电气部分包括机舱控制柜、偏航系统、变桨系统、发电机系统、塔筒内电缆、塔基柜、接地检查、制动器、安全链测试、急停测试。

3.2 风电机组智能巡检周期

风电机组的巡检周期一般分为三个月、半年、一年三个周期，三个月维护检查项目为机组投运后三个月内检查维护，半年维护及全年维护为机组投运开始每半年及一年进行的维护项目。机组定期检查主要以半年检查为主，主要是螺栓检查、力矩抽检、间隙测量等。

3.3 风电机组巡检部位和巡检手段

风电机组的巡检重点在机舱内部和机舱外部，机舱内部主要包括电气系统、机械系统，机舱外部主要是叶片。电气系统重点关注电气设备的温度、电压、电流、频率等指标，机械系统重点关注油温、油位、振动等指标。巡检方法为目视、声音、测量、检测等。

4 风电机组智能巡检实施方案

风电机组巡检的主体包括风电机组外部巡检及机舱内部巡检

4.1 风电机组外部巡检

风电机组外部部分：外观检查包括塔筒、机舱、浆叶，观察外壁是否有裂痕，漆面是否脱落，是否有雷击放电痕迹，是否有油污。

风轮部分：旋转声音是否异常，如果从其内部发出咔哒咔哒的声音则需重新检查外观，这种情况可能是雷击损坏造成。

塔筒门锁及通风口：检查门锁是否正常，通风孔有无损坏。

检查需重点关注浆叶等运动部位的润滑情况，总体的监测方式，计划采用无人机+红外摄像+AR眼镜实现智能巡检来实现。

利用多旋翼无人机型起降模式方便、空中悬停等优势，可将红外摄像机方便地带到风电机组的各个外部位置，从而实现对风电机组外部全方位视角的拍摄。

通过无线传输系统（无人机上红外摄像到巡检人员佩戴的AR眼镜），将拍摄的风电机组外部情况实时的在AR眼镜中显示。

通过AR眼镜的工作辅助系统(物体识别)对实时影像数据中的风电机组外部部件进行智能识别，对识别出来的设备与正常形态进行比对，分析是否有裂痕，漆面是否脱落，是否有雷击放电痕迹，是否有油污等，从而辅助巡检人员有效准确地进行巡检。

4.2 风电机组机舱内部巡检

风电机组机舱部分：电气部分主要是通过电气设备的后台数据进行实时采集、监测、对比，重点关注电气设备的运行环境温度、电压、电流、频率等指标，机械部分主要监测轴承部分的油温及油位。

重点关注轴承等运动部位的润滑情况，总体的监测方式，计划采用如下方式进行：

在机舱顶部两边横梁位置各安装一套设备，通过网线接入交换机，将交换机放在现场机舱内部机柜当中，在通过光纤收发器将现场信号通过光纤传输到后台监控中心，实现监控中心对现场风机齿轮箱和发电机的实时监测。

对于轮毂内以及机舱上巡视不到的位置，采用人工辅助的形式，利用头盔式可视化风电巡检系统是一套远程无线视频监控系统，采用摄像机拍摄的视频图像远距离传输到集控中心和管理中心，使主站的运行管理人员可以借此对风电机组电气设备的运行环境进行监控，以保证风电机组的安全运行和安全生产。

通过在风电场搭建全网覆盖，为设备的万物互联提供条件，将各种监视、监测数据上传至风电场管理云平台，云平台信息智能处理后，将治愈调节信息发送到机组的智能辅助调节设备，智能辅助调节系统对机组实施治愈调节功能，实现风电机组的智能化自愈调节。

以往信息平台从风电机组采集大量无规律数据，巡检及集控中心人员每天需面对上千张图片及上万条参数信息，单靠人的眼睛和大脑无法处理这多风电机组及海量数据，将这一繁重工作交给高性能计算机，智慧巡检机器人平台通过对全球风电机组及各种复杂模型的深度学习，变成更聪明的“超人机器人”，机器人代替人工的数据分析，智慧提供解决方案，模拟仿真及辅助决策。

风场各设备的万物互联，实现设备统一在云平台上的综合管理，实现风电场设备运行、检修维护、物资的综合智能高效率管理，真正达到风电场的智慧管理。