在能源管理系統(tǒng)中，保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行、及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理異常情況是確保能源高效供應(yīng)與合理利用的關(guān)鍵。異常檢測與故障診斷技術(shù)作為系統(tǒng)的“診斷醫(yī)生”，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測能源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，快速識別潛在問題，為運(yùn)維人員提供決策支持。
能源管理系統(tǒng)的異常檢測主要依賴于對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與分析。通過在能源設(shè)備上安裝各類傳感器，如溫度傳感器、壓力傳感器、振動傳感器等，可獲取設(shè)備在不同工況下的運(yùn)行參數(shù)。這些數(shù)據(jù)構(gòu)成了設(shè)備運(yùn)行的“數(shù)字畫像”，為異常檢測提供了基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采集過程中，需確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，采用數(shù)據(jù)校驗(yàn)、濾波等技術(shù)手段，去除噪聲和無效數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。
基于采集到的數(shù)據(jù)，異常檢測算法可對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)評估。常見的方法包括基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的異常檢測、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的異常檢測等。統(tǒng)計(jì)學(xué)方法通過建立設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)下的數(shù)據(jù)分布模型，當(dāng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)偏離該模型時(shí)，判定為異常。例如，對于發(fā)電機(jī)的溫度數(shù)據(jù)，可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計(jì)算其均值和標(biāo)準(zhǔn)差，設(shè)定合理的閾值范圍，當(dāng)實(shí)時(shí)溫度超出該范圍時(shí)，觸發(fā)異常報(bào)警。機(jī)器學(xué)習(xí)方法則利用大量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，挖掘數(shù)據(jù)中的潛在規(guī)律和模式。通過訓(xùn)練分類模型，將正常數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分，實(shí)現(xiàn)對未知異常的檢測。深度學(xué)習(xí)中的自編碼器、生成對抗網(wǎng)絡(luò)等模型在處理高維、非線性的能源設(shè)備數(shù)據(jù)方面表現(xiàn)出色，能夠發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的細(xì)微異常變化。
故障診斷是在異常檢測的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定故障的類型、位置和原因。故障診斷技術(shù)結(jié)合了設(shè)備的物理模型、專家知識和數(shù)據(jù)分析結(jié)果。物理模型基于設(shè)備的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理，通過模擬設(shè)備的運(yùn)行過程，分析不同故障對設(shè)備參數(shù)的影響。例如，對于電力變壓器，建立其電氣和熱力學(xué)模型，當(dāng)檢測到異常時(shí)，通過模型仿真可判斷是繞組故障、鐵芯故障還是絕緣故障。專家知識則來自于領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)和案例積累，將專家對故障的判斷規(guī)則和經(jīng)驗(yàn)知識編碼為規(guī)則庫或知識圖譜，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，通過規(guī)則匹配和推理，確定可能的故障原因。數(shù)據(jù)分析結(jié)果為故障診斷提供數(shù)據(jù)支持，通過特征提取和模式識別技術(shù)，從異常數(shù)據(jù)中提取與故障相關(guān)的特征，與已知的故障模式進(jìn)行比對，輔助故障診斷。
在實(shí)際應(yīng)用中，能源管理系統(tǒng)的異常檢測與故障診斷技術(shù)需與運(yùn)維流程緊密結(jié)合。當(dāng)檢測到異常時(shí)，系統(tǒng)自動生成故障報(bào)警信息，包括異常設(shè)備、異常參數(shù)、異常時(shí)間等信息，并及時(shí)推送給運(yùn)維人員。運(yùn)維人員根據(jù)報(bào)警信息，結(jié)合故障診斷結(jié)果，制定相應(yīng)的維護(hù)計(jì)劃。對于輕微故障，可安排在設(shè)備停機(jī)檢修期間進(jìn)行處理；對于嚴(yán)重故障，則立即采取措施，避免故障擴(kuò)大，保障能源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
伏鋰碼云平臺在智慧能源管理領(lǐng)域積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在智慧化工園區(qū)能源管理項(xiàng)目中，伏鋰碼提供了智慧能源管理方案，為園區(qū)內(nèi)的能源設(shè)備部署了全面的傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)采集設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建異常檢測模型，能夠快速識別設(shè)備運(yùn)行中的異常情況。結(jié)合設(shè)備的物理模型和專家知識，開發(fā)了智能故障診斷系統(tǒng)，準(zhǔn)確判斷故障類型和位置。項(xiàng)目實(shí)施后，園區(qū)能源設(shè)備的故障發(fā)現(xiàn)時(shí)間大幅縮短，設(shè)備停機(jī)時(shí)間減少，能源利用效率提升。
在風(fēng)電場能源管理場景中，伏鋰碼云平臺針對風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，構(gòu)建了基于數(shù)字孿生的異常檢測與故障診斷體系。通過實(shí)時(shí)采集風(fēng)機(jī)的振動、溫度、功率等數(shù)據(jù)，構(gòu)建風(fēng)機(jī)的數(shù)字孿生模型。利用該模型進(jìn)行異常檢測和故障預(yù)測，提前發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)葉片、齒輪箱等關(guān)鍵部件的潛在故障。通過及時(shí)安排維護(hù)，降低了風(fēng)機(jī)的運(yùn)維成本，提高了風(fēng)場的發(fā)電效益。
