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风力发电机组主控制系统可靠性技术规范
Technicalspecificationformaincontrolsystemreliability ofwindturbin
广东省农房设计方案图 集 第一册 岭南新风貌（广东省住房和城乡建设厅2021年1月）.pdf点击此处添加与国际标准一致性程度的标识 （征求意见稿） 本稿完成时间：2022年8月25日
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前 范围 2规范性引用文件 3术语定义 4符号.. 5可靠性指标及要求 6可靠性指标的计算方法 7可靠性试验项目 附录A（规范性附录）故障分类方法 附录B（资料性附录）主控制系统可靠性模型 3.1主控制系统可靠性模型 B.2可靠性框图及计算方法 附录C （资料性附录)
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本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规则 起草。 本文件由中国电器工业协会提出， 本文件由能源行业风电标准化技术委员会风电电器设备分技术委员会（NEA/TC1/SC6)归口。 本文件起草单位： 本文件起草人： 本文件为首次发布
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风力发电机组主控制系统可靠性技术规范
本文件规定了风力发电机组主控制系统的可靠性指标及要求、可靠性指标的计算方法、可靠性 目等。 本文件适用于风力发电机组主控制系统在研制、运行、改进过程中所开展的可靠性指标计算， 述风力发电机组主控制系统均不含软件部分
主控制系统maincontrolsystem
可靠性reliability
可靠度thereliability
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产品设计过程中，应用各种可靠性设计方法和工具，迭代进行产品的可靠性设计与再设计，并 拟用户使用工况及环境进行测试验证和过程确认，使得最终产品可满足规定的可靠性目标要求。
可靠性预期寿命thereliabilitylifeexped
从t=0时刻开始，到有一定概率产品发生故障的时刻所对应的时长。 注1：在给定可靠度下，产品预期的使用寿命。
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下列符号适用于本文件： 入：失效率 N：失效器件数量 t：规定的时间（以小时为单位） T：统计周期（以小时为单位） Ni：检修次数 Nr：故障修复次数 Nf：故障次数 Tf：故障小时数 Tr：故障修复时间（以小时为单位） R(t)：可靠度
下列符号适用于本文件： 入：失效率 N：失效器件数量 t：规定的时间（以小时为单位） T：统计周期（以小时为单位） Ni：检修次数 Nr：故障修复次数 Nf：故障次数 Tf：故障小时数 Tr：故障修复时间（以小时为单位） R(t)：可靠度
对于运行阶段的风力发电机组，在整机通过试运行考核后，计算平均故障间隔时间、平均故障 间、平均检修间隔时间、失效率及关键部件的可靠性预期寿命，推荐统计周期大于等于一年，并 组数量适当延长统计周期。
5.2平均故障间隔时间MTBF
MTBF≥20000小时！
5.3平均故障修复时间MTTR
根据不同故障类别，分类规定平均故障修复时间MTTR，具体见表1。故障分类方法详见附录A。
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表1不同类别故障的平均故障修复时间MTTR要
5.4平均检修间隔时间MTB
MTBI≥4380小时。
在风力发电机组设计工况范围内， 且按要求进行维护情况下，关键器件失效率参考表2，具体 由用户与制造商协商。本文以 表征失效率
5.6主控制系统可靠性预期寿命
主控制系统关键部件包含：供电模块（开关电源、UPS），关键传感器（包含转速传感器、振动传 感器、机舱位置传感器、风速风向传感器），PLC模块及其通讯光缆（包含处理器、电源模块、通讯模 块、数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、通讯光缆），安全保护模块（安全链模块、过速模块、 过功率保护模块、急停按钮），低压电气元器件（断路器、接触器、继电器、偏航软启动等）。在风力 发电机组设计工况范围内，且按要求进行维护情况下，可靠度大于等于90%，关键部件可靠性预期寿命 见表2。
表2关键部件寿命及失效率
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6可靠性指标的计算方法
平均故障间隔时间MTBF计算方法
产均故障间隔时间定义，其计算公式见公式（1）
T 被评估机组统计周期，以日历时间为准，小时为单位。 Tf一—被评估机组故障小时数，以风力发电机组主控制系统报出的停机故障为数据源，统计其中因 主控制系统本身的故障而导致的停机时间。 Nf一被评估机组故障次数，以风力发电机组主控制系统报出的停机故障为数据源，统计其中因主 控制系统本身的故障而导致的停机次数， n一评估机组台数， 如果故障次数为0，则计算MTBF时需要扩大统计周期或者样本范围直至故障次数不为0，或者参照 GB/T5080.4标准进行估计。
平均故障修复时间MTTR
据平均修复时间的定义，计算公式见公式（2）
Tr一一故障修复时间，以小时为单位，修复时间起始时刻为故障开始时刻，终止时刻为机组恢复正 常时刻，不包括风力发电机组其他部件的故障修复时间，不包括外界因素导致的主控制系统产生故障的 修复时间。 Nr一一故障修复次数，以风力发电机组主控制系统报出的停机故障为数据源，统计其中因主控制系 统本身的故障而导致的修复次数，其中功能检测过程中再次报故障，不再计故障次数。 如果故障次数为0，则需要扩大统计周期或者样本范围直至故障次数不为0，或者参照GB/T5080.4
6.3平均检修间隔时间MTBI计算方法
根据平均检修间隔时间的定义，计算公式见公式（3）
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ZT. MTBI = ≥Ni;
ZT MTBI = ≥Ni,
T一一被评估机组统计周期，以日历时间为准，小时为单位。 Ni一一检修次数，仅包含风力发电机组主控制系统的定期维护，非定期的实验维护、测试验证类工 作、故障处理、维修、检查等。统计检修次数，其原则为： a 每次风力发电机组现场维护开关切换至“本地”则计为一次； b）若单台机组一个工作日内出现多次检修记录，则合计为一次； c）若同一检修项目的时间横跨多天的，计为一次； 如果检修次数为0，则需要扩大统计周期或者样本范围直至检修次数不为0，或者参照GB/T5080.4 标准进行估计。
针对具体被考核器件，失效率计算规范如下： a）确定统计周期和统计样本数量，得到统计周期日历小时数、统计范围内机组数量和单台机组 被考核器件的数量； 统计时间周期和样本范围内被考核器件的失效数量； 根据失效率定义和计算规范，计算公式见公式（4）：
式中： N—器件失效数量 单台机组器件数量 T一一统计周期 n—被评估机组数量 如果器件失效数量为0，则需 GB/T5080.4标准进行估计。在实 根据各部件失效率，计算主括
公路工程房建项目超限检测站、 养护工区及隧道变电所施工方案ZN. i=l 2 =
式中： N一一器件失效数量 a一一单台机组器件数量 T一统计周期 n一一被评估机组数量 如果器件失效数量为0，则需要扩大统计周期或者扩大样本范围至器件失效数量不为0，或者参照 GB/T5080.4标准进行估计。在实践中，推荐采用以年为单位时间进行统计计算。 根据各部件失效率，计算主控制系统整体失效率指标，具体方法参考附录B，
a）环境应力筛选 b) 可靠性研制试验 c) 可靠性增长试验 d) 可靠性鉴定试验 e) 可靠性验收试验 f) 可靠性分析试验 g）寿命试验
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按照故障处理恢复方式、故障严重程度进行分类，故障分类如下： a）CATO：故障自复位或远程复位恢复； 1）此类故障不需要维护人员去现场，人员车辆成本极低。 2）此类故障持续时间短，对发电量损失影响极小。 3 此类故障不产生备件消耗。 4） 综合来说，此类故障严重程度极低。 CAT1：故障需要维护人员现场处理，但不产生备件消耗； 1） 此类故障无法远程解决，需要维护人员到达现场，故障需要消耗一定的时间和成本。 2 此类故障没有造成器件损坏，不产生备件消耗，因此其严重程度较低。 常见情况是通讯干扰、线路松动、器件松动等原因造成故障，现场检查处理后不需要更 换器件即可解决。 CAT2：故障原因为常规器件损坏，恢复需要更换或维修，要求维护人员入场操作； 此类故障造成常规器件损坏或者更换，一般情况下常规器件成本较低、备件准备较充足、 更换也较为容易，因此故障严重程度适中。 2） 常规器件包括通用件（例如继电器、开关、保险等）、标准件、辅助器件（按钮、旋钮、 把手、指示灯等）、耗材（电池等），一般这些器件成本较低、不承担关键性功能、损 坏时直接更换即可。 d）CAT3：故障原因为关键器件损坏，恢复需要更换或维修，要求维护人员入场操作； 1）故障造成关键器件损坏或者更换，一般情况下，关键器件成本较高、更换较困难，因此 此类故障严重程度较高。 2）关键器件一般在系统中承担较为重要的功能且成本较高，例如PLC控制器、安全链模块等。 CAT4：故障原因为重大部件或多个部件损坏，恢复需要更换或维修。定义大部件为控制柜整 体损坏更换，或多个关键部件同时损坏，此类故障造成的损失大、停机时间长，
高架桥桥梁实施性施工组织设计B.1主控制系统可靠性模型
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