Актуальные проблемы мониторинга и предиктивной диагностики крупномасштабных ветроэлектростанций

Аннотация

Актуальность: рост числа и мощности крупных ветровых электростанций делает крайне важными задачи обеспечения их устойчивой работы, раннего выявления неисправностей и повышения надежности систем защиты от молнии. Из-за большой высоты ветротурбин, сложной электрической структуры и высокой вероятности ударов молнии надежность молниезащитных систем напрямую влияет на безопасность всей энергетической инфраструктуры. По последним данным, до 25–30 % всех отказов на крупных ветропарках связано с воздействием молний, перенапряжений и пробоем изоляции. Поэтому разработка систем мониторинга в реальном времени, прогнозирования и диагностики на основе искусственного интеллекта (ИИ) имеет высокую научную и практическую значимость.

Цель: оценка надежности систем молниезащиты на крупных ветровых электростанциях, мониторинг состояния турбин в режиме реального времени на основе данных SCADA и разработка ИИ-алгоритмов прогнозной диагностики для повышения эксплуатационной эффективности.

Методы: в исследовании использовались параметры скорости ветра , угловой скорости ротора , активной мощности , температуры и сопротивления заземления . Разработана комплексная система мониторинга. Модель молниезащиты описывалась зависимостью между током и напряжением:  а вероятность пробоя изоляции оценивалась по функции Вейбулла: Кроме того, общий индекс деградации турбины определялся как:

Результаты: разработанная система мониторинга и диагностики повысила точность обнаружения неисправностей молниезащиты на 23–27 %, сократила годовое время простоев турбин на 20 % и улучшила эксплуатационную эффективность на 3,4 %. Особенно важно, что постоянный контроль сопротивления заземления и динамическая оценка проводимости позволили предотвратить повреждения изоляции. Предложенный подход обеспечивает повышение надежности крупных ветровых электростанций, оптимизацию графиков технического обслуживания и снижение энергетических потерь.