[发明专利]根据风场环境计算风机部件的故障率的方法和装置

说明书

一种根据风场环境计算风机部件的故障率的方法和装置，所述方法包括：根据风场环境的环境协变量的统计数据和风机部件的故障统计数据建立风机部件在该风场环境的比例风险模型；基于风机部件的比例风险模型计算风机部件在该风场环境下在不同时间段的故障率，其中，风机部件的比例风险模型由风机部件的基线故障率函数、风场环境中的环境协变量的系数确定。根据本发明的计算风机部件在风场环境中的故障率的方法可以同时分析时变和时不变的环境协变量对部件可靠性的影响，并根据故障率的季节变化特征对风场环境进行分类以便于采取相应的运维策略。

技术领域

本发明总体来说涉及风力发电机领域，更具体地讲，涉及一种根据风场环境计算风机部件的故障率的方法和装置。

背景技术

众所周知，风场环境指标(如：温度、湿度、地形、海拔、风速等)对风力发电机的各部件的失效具有不可忽视的影响。目前针对风场环境对风机部件可靠性的影响仅局限于定性分析，而没有将影响程度进行量化分析，并且不同环境因素组合下的综合影响分析更是甚少。另外，风场环境中的环境因素指标是时变的，目前还没有一种考虑时变的环境因素的模型来分析风场环境对风力发电机部件的影响。

发明内容

本发明将基于积累的大量的风机部件的失效环境数据，基于比例风险模型(Proportional hazards model,PHM)量化环境对部件故障的影响，从而可以计算和预测风机部件在不同风场环境中的故障率趋势。这样，可根据故障率趋势来对风场进行分类，从而进一步细化和量化风场选址时需要考虑的环境因素，便于在寿命建模时将不同类型风场的数据区分开处理。

根据本发明的一方面，提供了一种用于根据风场环境计算风机部件的故障率的方法包括以下步骤：根据风场环境的环境协变量的统计数据和风机部件的故障统计数据建立风机部件在该风场环境的比例风险建模PHM模型；基于风机部件的PHM模型计算风机部件在该风场环境下在不同时间段的故障率，其中，风机部件的比例风险模型由风机部件的基线故障率函数、风场环境中的环境协变量的系数确定。

根据本发明的一方面，风机部件的PHM模型可符合以下等式：

h(t,X(t))＝h₀(t)exp(b^TX(t))＝h₀(t)exp(b₁X₁(t)+b₂X₂(t)+…+b_pX_p(t))，其中，h(t,X(t))表示风机部件在环境协变量X(t)的影响下在时间段t的故障率，h₀(t)表示各环境协变量均为0时风机部件的基线故障率函数，b₁,b₂,...,b_p表示风场环境中的p个环境协变量的各自的系数，p为自然数。

根据本发明的一方面，根据风场环境的环境协变量的统计数据和风机部件的故障统计数据建立风机部件在该风场环境的比例风险建模PHM模型的步骤可包括：通过极大似然估计来计算风机部件的PHM模型的各个环境协变量的系数b₁,b₂,...,b_p；对建立的PHM模型的环境协变量进行筛选以优化建立的PHM模型。

根据本发明的一方面，极大似然估计的似然函数的取对数形式可表示为如下等式：

其中，L表示似然函数的最大值，t_i表示项目个体l的截断或者失效时间，δ_i表示项目个体l是否失效，δ_i＝1表示项目个体l在时间段t_i失效，δ_i＝0表示项目个体l在时间段t_i截断，x₁(t_i)表示项目个体l在时间段t_i的环境协变量的值，n表示时间段的数量。