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新能源場(chǎng)站全景監控系統
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智慧風(fēng)電場(chǎng)數字孿生全景運行監測系統
發(fā)布時(shí)間:2023-03-25瀏覽次數:1470

我國風(fēng)力發(fā)電主要分布于我國的西北部地區,距離遠、跨度大成為風(fēng)電生產(chǎn)管理的一大痛點(diǎn)。結合“雙碳”工作,實(shí)現數字化轉型的重大目標,建立智慧風(fēng)電場(chǎng)數字孿生全景運行監測系統具有重要的價(jià)值。通過(guò)可視的、交互的展示方式指向風(fēng)電場(chǎng)的目標和階段性問(wèn)題。支持鉆取式查詢(xún),實(shí)現對指標的逐層細化、深化分析,實(shí)現生產(chǎn)數據可視化、安全數據可視化、經(jīng)營(yíng)指標可視化。

智慧風(fēng)電場(chǎng)數字孿生全景運行監測系統是風(fēng)場(chǎng)各設備的物理數據模型“雙胞胎”,通過(guò)實(shí)時(shí)監測系統狀態(tài),動(dòng)態(tài)更新數字模型,能夠提升數字孿生體的診斷、評估與預測能力;同時(shí)在線(xiàn)優(yōu)化實(shí)際系統的操作、運行與維護,減少結構設計冗余、避免頻繁的周期性檢修與維護,并保證系統的安全性;還可用于風(fēng)電場(chǎng)的設計驗證、培訓演練、智慧檢修和決策診斷。

智慧風(fēng)電場(chǎng)數字孿生全景運行監測系統利用最新的傳感器檢測、信號處理、GPS定位技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、三維仿真、云計算、大數據分析、人工智能等技術(shù),針對風(fēng)機的各項性能、振動(dòng)及電量等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)/離線(xiàn)監測,在風(fēng)機的運行過(guò)程中,自動(dòng)判別風(fēng)機性能劣化趨勢,及時(shí)制定檢修策略,系統具有監測參數設置、趨勢曲線(xiàn)顯示、遠程報警、設備故障診斷和手自動(dòng)控制、報警閥值設定、用戶(hù)及權限管理、操作記錄、數據匯總分析及檢修策略制定等豐富功能。使運行、維護、管理人員對風(fēng)機及風(fēng)電場(chǎng)的運行維護達到安全高效智能的目的。

智慧風(fēng)電場(chǎng)數字孿生全景運行監測系統3.jpg

1.數字孿生系統架構

感知層:感知層主要包括物理實(shí)體中搭載先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各類(lèi)新型基礎設施。

數據層:數據層主要包括保證運算準確性的高精度的數據采集、保證交互實(shí)時(shí)性的高速率數據傳輸、保證存取可靠性的全生命周期數據管理。

運算層:運算層是數字孿生體的核心,其充分借助各項先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現對下層數據的利用,以及對上層功能的支撐。

功能層:功能層是數字變生體的直接價(jià)值體現,實(shí)現系統認知、系統分析、故障診斷、預測推演功能,從而起到輔助決策作用。系統認知,數字孿生體能夠真實(shí)描述及呈現物理實(shí)體的狀態(tài),它是實(shí)現數字孿生體其它高級和智能化功能的基礎。系統分析可實(shí)現數字孿生體的狀態(tài)監測功能,發(fā)揮對物理實(shí)體的早期預警作用。故障診斷,通過(guò)分析物理實(shí)體的運行狀態(tài),了解現象背后的原因。預測推演,是利用仿真技術(shù)來(lái)預見(jiàn)物理實(shí)體未來(lái)的狀態(tài)演變,從而指導當前的運行決策。

應用層:應用層是面向各類(lèi)場(chǎng)景的數字孿生體的最終價(jià)值體現,具體表現為不同行業(yè)的各種產(chǎn)品,能夠明顯推動(dòng)各行各業(yè)的數字化轉型。

2.數字孿生系統的典型特征

等價(jià)映射:數字孿生體是對物理實(shí)體的等價(jià)描述,是對物理實(shí)體進(jìn)行數字化而松建的模型數字孿生體的變化能夠真實(shí)反映現實(shí)世界中的物理實(shí)體的變化。數字孿生體能夠實(shí)現雙向映射、數據連接和狀態(tài)交互,起到“數化”、“保真”效果。

實(shí)時(shí)交互:基于實(shí)時(shí)傳感等多元數據的獲取,孿生體可全面、精準、動(dòng)態(tài)反映物理對象的狀態(tài)變化,包括外觀(guān)、性能、位置、異常等?!皩?shí)時(shí)”體現數字孿生體所處狀態(tài)是物理實(shí)體狀態(tài)的實(shí)時(shí)虛擬映射;“交互”體現數字孿生體與物理實(shí)體間存在數據及指令互動(dòng)。

共生演進(jìn):“共生”體現在數字孿生體與物理實(shí)體同步構建,在全生面周期中相互依存,孿生體隨著(zhù)孿生對象的生長(cháng)而不斷演變。共智體現在三個(gè)層面:孿生體與孿生對象間共享智慧(包括:數據、算法)、孿生體內部各種孿生模型間共享智慧、不同生命周期階段的孿生體間共享智慧。

預測優(yōu)化:根據物理實(shí)體的各項真實(shí)數據,通過(guò)數字孿生體進(jìn)行仿真,實(shí)現對物理實(shí)體未來(lái)狀態(tài)的預測,預先知曉未來(lái)狀態(tài)能夠輔助用戶(hù)做出更合理的決策。根據物理實(shí)體的實(shí)時(shí)運行狀態(tài),通過(guò)數字孿生體進(jìn)行監測,實(shí)現對系統不穩定狀態(tài)的預測,預先覺(jué)察即將可能發(fā)生的不穩定狀態(tài),使用戶(hù)更從容地處理該問(wèn)題。

建立數字孿生體的最終目的,是通過(guò)描述物理實(shí)體集合內在機理,分析規律、洞察趨勢,基于分析與仿真對物理世界形成優(yōu)化指令或策略,實(shí)現對物理實(shí)體決策優(yōu)化功能的閉壞。根據數字孿生的典型特征,可以得出數字孿生的體系架構。

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3.智慧風(fēng)電場(chǎng)數字孿生全景運行監測系統功能

全景漫游: 第一人稱(chēng)視角漫游,模擬在風(fēng)電場(chǎng)內的巡視過(guò)程,帶來(lái)沉浸式體驗。對于可能存在危險的場(chǎng)地,可通過(guò)圖撲軟件提供的漫游功能進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)戶(hù)外、室內巡檢漫游,通過(guò)巡檢模擬人或者巡檢車(chē)巡檢的過(guò)程,經(jīng)過(guò)設備時(shí)可以停留查看設備信息。

生產(chǎn)監測:將環(huán)境參數、實(shí)時(shí)發(fā)電指標、節能減排信息等數據接入平臺,便于運維人員對整個(gè)基地運行的有效掌控。

發(fā)電統計:平臺可視化系統內統計風(fēng)機日發(fā)電量、月發(fā)電量、以及累計發(fā)電量總和,并通過(guò)柱狀圖展示不同位置的風(fēng)機發(fā)電量與發(fā)電差異。通過(guò)數據統一分析,保障風(fēng)電機組發(fā)電的滿(mǎn)發(fā)率和穩定性。

環(huán)境參數:將環(huán)境監測數據接入平臺可視化系統,實(shí)時(shí)監控、風(fēng)速,能見(jiàn)度、降水量、溫度、濕度等數據,并同步運維人員,讓他們在極端天氣來(lái)臨前做好防范,保護設備和自身安全。

機組狀態(tài):平臺將風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行數字化建模,多維度實(shí)時(shí)監測風(fēng)機運行狀態(tài),如并網(wǎng)、停機、待機、維護、離線(xiàn)、故障風(fēng)機數量。加強機組運行管理,優(yōu)化機組檢修安排,加快故障機組消缺。確保發(fā)電機組頂得上、發(fā)得出、穩得住,杜絕各類(lèi)事故事件發(fā)。

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安全管理:安全管理圍繞風(fēng)機、海纜、電子圍欄三個(gè)方面。以可視化平臺為依托,將各項監控數據融合分析,變被動(dòng)為主動(dòng),減少非法入侵的發(fā)生。

風(fēng)機預警:設備預警能防范設備高溫暴曬運行帶來(lái)的爆炸、傾覆、滯留風(fēng)險。相較于人工預警,通過(guò)可視化平臺預警,精簡(jiǎn)流程,監測數據一旦觸發(fā)設定的預警指標,集控中心運維可實(shí)時(shí)收到預警提示,為轉移危險區域人員爭取寶貴時(shí)間。同時(shí),加強在役機組運行管理,減少非計劃停機、受阻情況。

數據分析決策:支持對接電力行業(yè)既有海量業(yè)務(wù)數據,如環(huán)境參數、本體參數等綜合運行數據,提供統計圖表、分布圖、關(guān)系圖、空間統計圖、空間分布圖、空間關(guān)系圖等多種數據可視分析圖表,進(jìn)行多維度分析預判,并支持組合為數據分析駕駛艙進(jìn)行綜合顯示,實(shí)現多指標數據的并行監測分析,為管理者決策研判提供全面的數據支持。

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