无人机智能巡检在风电光伏故障检测中的应用

卢鹏

摘  要： 现阶段，随着科学技术和计算机信息技术的不断发展，人工智能在风电机组巡检中得到了广泛的应用，相关技术人员如果能编制一套科学 合理的风电机组智能巡检方案，一方面能够极大程度地提高风电机组巡检质量和巡检效率，另一方面能够大大减少工作人员的工作量，减少风电机组巡 检的人力成本，进而更顺利地达到巡检机组全覆盖、巡检周期全覆盖和巡检项目全覆盖。鉴于此，本文对人工智能技术在风电机组智能巡检中的应用进 行了分析，以供参考。

关键词： 人工智能技术;风电机组;智能巡检;应用

引言

在当前社会，电力资源已被广泛应用于人们的生活。电力资源作为 清洁能源，受到社会各方面的广泛关注。随着我国对电力发展的投入不断 加大，风力发电技术现已得到了较为稳定的发展。但我国风力发电起步较 晚，所以一些体系仍不够完善，相关设备无法满足人们的需求。因此，应 针对当前存在的问题，制定相应的计划，保证发电机运行稳定。

1 风力发电机组故障特性

风力发电机组的使用寿命一般为20 ～ 25年，大部分风电机组安装在 草原牧区、高原地带、沿海岛屿、山区等区域，这些区域的自然环境都非 常恶劣。风电机组长期在沙尘、低温、冰雪、雷电、风暴等恶劣环境中工 作，加之荷载及风速对其的影响，使得机组的实际工作状况异常复杂，很 容易造成风电机组的相关零部件在实际的寿命期当中产生损坏和发生故 障。小的故障造成风机停机，损失风电场发电量;大的故障造成大部件 （如发电机，齿轮箱，轴承，叶片等）损坏。一旦造成大部件的损坏，大 部件的更换、运输、吊装、长时间的停机会给风机制造商和风电场造成巨 大的损失。由于风电机组的高度一般在70 ～ 140m之间，机组内有大量的 机械部件和电气部件，还有油脂及其他化学制剂。大型故障甚至可能造成 火灾、触电、机械伤害和人员坠落等人员伤害，甚至死亡。风电机组如果 经常产生故障，不但增加维护工作量，最为严重的就是机组往往在没有达 到使用寿命期限就会出现报废。风电场机组分布范围通常都很大，在发生 故障时不容易被及时地发现，维护当中也非常困难，这样就会造成维护成 本增加。为了提升风电机组的自身可靠性及安全性，应尽可能降低机组故 障发生率，我们应对机组故障的基本状况、发展趋势、风电机组系统及其 主要问题等进行全方位的研究，发现其中隐藏的规律，采取有效措施，从 而减少或预防故障的发生。

2 风力发电机组故障分析

2.1  齿轮故障

风电场电气设备中的齿轮故障大部分是由人为疏忽因素造成的。如齿 轮未定期检查，齿轮中出现个别齿轮断裂，降低了传动性能，同时断裂的 齿轮也有可能出现卡槽的现象;齿轮中出现金属腐蚀现象，在长期的运转 中，齿轮不断被腐蚀磨损变得圆润缺少，导致传动滑失;未及时补充润滑 油或未定期更换润滑油，或者使用劣质齿轮油，这些因素也容易造成齿轮 故障。此外，齿面胶合也是齿轮运转中容易发生的常见现象，齿轮在长期 高温运作下，齿轮间的润滑油流失，在高温高压的状态下，齿轮间会留下 印迹，齿轮之间会相互“粘住”，印迹会破坏齿轮的形态，从而影响齿轮 的运转与传递。齿轮故障是造成较大故障的前兆，加强做好齿轮故障的检 修与防范，可以有效减少风电场电气设备的故障发生率。

2.2  发电机故障问题

发电机机器设备可能存在交流器超负荷运行的状态，在年久未更新的 情况下容易造成机器超高温、短路、超压等情况，发电机组也很容易受电 磁干扰。目前，发电机的设计也并未达到完全高效转化能量的效果，发电 机的叶片的长度和叶片的厚度可以影响发电机的工作效率和工作时长。叶 片的材质也能够影响能量转化的效率。抗震防腐的材质能够提高叶片的使 用寿命。流畅科学的设计往往能够减少风力的阻力，同时，维护发电机正 常工作，需要耗费一定的人力和物力，在管理成本上会有一定的支出，这对风电场电气发电系统的整体管理上带来一定的压力，部分风电场电气发 电的私人能源公司为了节约管理成本，时常不能定期对电气组设备的日常 检修和查看。

3 风力发电机运行维护策略

3.1  提高风力发电机运行维护技术

传统的检修技术一般以被动检修为主，电机发生故障后才会有人前去 修理。为了保证电机运行效率和工作质量，必须变被动为主动，这就要求 工作人员仔細观察电机的运行情况，了解发电机的运行状态，发现问题及 时处理。同时，在发电机运行过程中，还要定期对润滑系统进行维护，以 保证风力发电机的整体稳定性。此外，听发电机的声音也是一种较好的检 查方式，一般有一定工作经验的技术人员都可以通过声音判断是否为异常 振动。

3.2  采用有针对性的故障处理策略

各种类型的风机在长期的运行过程中应采取不同的故障处理策略。例 如，风机功率曲线不达标、个别机组无法满发。此时应当先从机组叶片对 零、风向标对北、机组找中等机械部件方面入手检查，同时对风机算法和 控制逻辑进行优化等软件方面进行多种检测，另外还要考虑到风机机位是 否处于尾流效应中，海拔等因素也要考虑在内。再例如，当变桨电机频繁 发生故障时，除考虑变桨电机制造商的选择和更换外，还应综合考虑整套 变桨系统设计及维护情况。后备电源的充放电性能、变桨轴承和减速箱的 润滑效果、收开桨逻辑等都会对变桨电机故障造成重要影响。甚至由于各 风场所处区域，风机特性差异较大，通过实施纠正性技术改造加以解决。  4 人工智能技术在智能巡检中的应用

4.1  无人机在智能巡检中的应用

现阶段无人机技术迅速发展，同时它凭借自身较长的续航时间和抗风 能力被广泛地应用于智能巡检工作中，在实际巡检过程中，无人机可以搭 载高清的拍摄设备，由操作人员进行控制使其在指定位置停留并拍摄，从 而实现风电机组的智能巡检。当无人机完成巡检拍摄后，能够利用特有的 系统模块将图像传送到地面站系统，技术人员对拍摄图像进行对比分析， 实现对风电机组的运营稳定性分析。

4.2  AR技术在智能巡检中的应用

通过增强现实SDK和计算机视觉SDK，将模型数据与现场识别出的巡检 对象进行无缝贴合，通过对采集到的物理参数与模型之间的比对，分析判 断出当前巡检设备的运行情况，最后将所有分析情况和采集数据储存在AR 智能眼镜中，并按照相应流程对风电机组进行维修养护处理。

5 结束语

要想保证发电效率和质量就必须保证风电机组安全可靠，就要做好常 见问题的维护与保养，这样可以有效延长风电场电气设备的使用寿命，进 而提升我国风电机组的运行质量，实现对风电机组的智能高效管理。

参考文献：

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