基于灰色理论和变权模糊综合评判的风电机组性能评估

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1、万方数据第36卷第9期2015年9月太阳能学报ACTAENERGIAESOLARISS1NICAV01．36，No．9Sep．，2015文章编号：0254．0096(2015)09．2285—07基于灰色理论和变权模糊综合评判的风电机组性能评估万书亭，万杰，张成杰(华北电力大学机械]：程系，保定071003)摘要：为了评估风电机组性能及优化其维修策略，保证风电机组安全稳定运行，提出基于灰色理论和变权模糊综合评判的风电机组性能评估方法。首先，分析风电机组控制系统所监测的物理量，采用层次分析法构建具有反映风电机组运行性能重要特征的项目层和子项目层框

2、架，并针对子项目层中多项评判指标同时发生严重偏离的情况，引入劣化度指标。为避免层次分析确定指标常权值所引起计算误差过大的问题，利用灰色系统理论得到各评估指标的综合权重，并结合变权理论，对某些严重偏离正常值的指标进行权重修正，建立基于灰色理论和变权模糊综合评判的风电机组性能评估模型：然后，基于某1．5MW风电场数据采集与监控系统(SupervisoryControlandDataAcquisition，SCADA)的运行数据进行计算，并与常规评估方法结果及实际运行分析进行比较和验证，结果表明所提出的风电机组性能评估方法和模型正确有效。关键词：风电

3、机组性能；层次分析法；劣化度；灰色理论；变权理论中图分类号：TM315；TM614文献标识码：AO引言随着风电机组运维成本的增加，风电机组在线监测和状态评估领域的研究已逐渐为国内外学者和工程界所关注。随着运行时间的加长，机组陆续出现故障，严重影响发电量，造成经济损失、1，风电场仅根据实时采集的运行数据实现连续监控，却未能反映风电机组从正常运行状态到停机之间的量变过程，即不具备显示风电机组运行状态变化的功能。风电机组的状态监测信息不仅包括风况、机组的运行性能参数、机组振动参数和各个部件运行工况的温度等数据，也包括机组运行T况的描述和事件处理信息等

4、2～，丰富、可靠的风电机组在线监测信息为实现风电机组运行状态评估提供了可能。但在风电机组运行状态评估研究方面，通过风电机组现有在线监测信息，运用一定的数据处理和分析方法，对机组系统运行状态进行评估的研究成果还很少见文献报道。其中，基于风场数据采集与监控系统(supervisorycontrolanddataacquisition，SCADA)运行数据，文献[4]采用非线性状态估计技术(NSET)作为建模方法，对风电机组塔架振动特性及影响因素进行分析：文献[5]建立高斯混合模型(GMM)多状态特征融合的健康状态评价模型，评价风电机组健康状态。然而

5、这类评价方法中，评价参数的确定依据说服力不够，参数处理过于独立，不能体现评价参数之间的影响，造成评价结果不可靠。因此迫切需寻求一种基于在线监测信息实现风电机组性能高效评估的方法。目前，有些研究者利用专家系统、神经网络、物元分析理论等方法研究分析火电机组[6j和大型电力变压器状态评估。“，然而基于知识的专家系统利用历史经验、专家知识形成知识库更新、维护较困难，在一定程度上限制了其实际应用，影响了该方法的实用性。而当前风电机组运行状态评估方面的研究并不多见，其中因模糊综合评判方法无需过多依赖试验数据，使得该方法较适用于复杂运行环境的风电机组运行状态

6、评估和故障诊断。文献[8]利用模糊数学理论，用技术经济指标、功能设置、可靠性和维修性四大设计指标综合评估了风电机组的设计性能，但从设计性能角度建立的评估模型，并不收稿日期：2013—07—29基金项目：国家自然科学基金(51177046)；河北省自然科学基金(E2015502008)；小央高校基本科研业务费专项(12MSl01)通信作者：万书亭(1970一)，男，博t、教授、博士生导师，主要从事风电机组运行特性与状态监测方面的研究：13582996591@139．corn万方数据太阳能学报36卷能有效评估机组的运行状态。此外，在应用模糊综合评判

7、时，选择合理的隶属函数和对评估指标赋予合理的权重是有效建模的关键，而传统的变权理论在多项指标发生严重偏离时，并不能较好地实现各评估指标的权重赋值。8。。文献[9]虽然采用层次分析法对评判指标赋予常权值，但常权值的选取不能准确有效反映机组运行状态。因此，考虑风电机组在线监测参数和运行特性的特点，如何构建能有效反映风电机组性能评估的指标体系，以及如何较有效地确定评估指标的动态限值区间和评估指标的动态重要程度分配，寻求并完善风电机组性能的评估方法有待进行深入研究。针对以上问题，文献[10]采用改进的模糊综合评判方法，对并网风电机组在线运行状态进行评价

8、分析，为风电机组运行状态评估提供新的思路。然而，该方法利用层次分析来确定各层次指标的常权值，由于层次分析法要经过若干次调整、检验、再调整、再检验才能实