概述
　　
　　由于風力發(fā)電的需求不斷提高，目前首要課題則必須降低操作與維護（O&M）成本，并提高其穩(wěn)定性。目前風力發(fā)電的O&M成本居高不下，因此對風力發(fā)電的接受度亦有限。透過低成本的在線狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，將可預測故障與維修需要，藉以減少維修作業(yè)并降低O&M成本。由于環(huán)境條件的限制，風力發(fā)電廠往往地處偏遠，且機組與地面的垂直距離*，因此風力渦輪的維修成本亦極為昂貴。此外，風力渦輪組件在設計時亦已刻意減輕其重量，因此容易因為應力而發(fā)生故障。
　　
　　狀態(tài)監(jiān)控的需求
　　
　　風力發(fā)電的目前趨勢，即是于偏遠地區(qū)設置大型的風力渦輪，因此往往位于近海處而能獲得較佳的風力條件。但與傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)相較，設備體積與位置偏遠的問題，均造成維修上的難題：
　　
　　1.無法隨時巡視維護-不同于其他發(fā)電設備，風力渦輪難以排定維修人員隨時檢查維修。
　　
　　2.高維護成本-由于必須前往偏遠地區(qū)，發(fā)電機組又架離地面*的距離，因此維護成本也較高。
　　
　　3.故障機率高-齒輪箱與相關組件均特別針對重量因素而設計，因此較容易受到應力影響而故障。
　　
　　此外，負載與作業(yè)條件均不斷變化，因此風力渦輪必須承受更高的機械應力。高應力的條件之下，就更需要維護作業(yè)。
　　
　　風力發(fā)電一般均為反應（Reactive）或損壞（Run-to-failure）維護。而此種維護方式亦為zui高成本的O&M。
　　
　　因此除了提高O&M成本之為，亦將影響項目可行性與投資收益所估算的能源成本（COE）。
　　
　　美國電力研究院（ElectricPowerResearchInstitute，EPRI）已針對電力產業(yè)提供完整的案例研討，而反應維護（持續(xù)運作機器直到故障為止）為zui低效能且zui高成本的發(fā)電設備維護方式。EPRI所提供的維護成本即列于下：
　　
　　1.反應（損壞）維護成本，每年的單一馬力將需要17美元「起」。
　　
　　2.預防維護（Preventivemaintenance）則是根據(jù)制造商建議的維護周期所進行，每年的單一馬力需花費24美元；約可省下反應維護24%的成本。
　　
　　3.預知維護（Predictivemaintenance）則是狀態(tài)監(jiān)控而預測所需的維護作業(yè)，每年單一馬力需花費9美元；約可省下反應維護47%的成本。
　　
　　若渦輪組件可持續(xù)運作直到故障，則整體發(fā)電量將大幅受到意外停機所影響。在此同時，如頻繁運作的零件與吊高作業(yè)的成本，再加上零件掉落所造成的損壞，均將提高維護成本。與在線狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的預知維護相較，互動維護的成本確實高出甚多。狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，即是要連續(xù)監(jiān)控組件并預測機器問題，讓操作人員能盡早排定維護并避免重大損失。
　　
　　狀態(tài)監(jiān)控解決方案
　　
　　針對狀態(tài)監(jiān)控作業(yè)，NI提供專屬的解決方案。針對發(fā)電機/齒輪箱制造商或風力渦輪整合商，NI提供必要的軟硬件，以設計能、低成本，且專屬的風力渦輪監(jiān)控解決方案。NI亦根據(jù)產業(yè)走向，持續(xù)提供的訊號處理算法，以找出訊號的關鍵特征，并預測機器組件的狀態(tài)。這些算法包含階次分析、倒頻譜（Cepstral）分析、軸承調變監(jiān)控、小波、AR模型制作、電力質量、功率系數(shù)、雨量應力周期（Rainfallstresscycle）分析，還有許多統(tǒng)計分析算法。透過NILabVIEW軟件，即可使用這些內建的訊號處理算法、匯入文字程序代碼（如C與其他數(shù)學腳本），并可輕松設計全新的算法。
　　
　　以研究結果為例，風力渦輪的齒輪箱與其軸承，即為zui高故障率的組件。齒輪箱與軸承的振動分析作業(yè)，則是透過加速規(guī)而監(jiān)控并預測可能的故障。但若風力渦輪使用多層次齒輪箱，則過多振動源將造成復雜的振動、調變，與運作速度振動。
　　
　　若要正確分析齒輪箱的振動，則需要高分辨率的頻譜分析器。基本而言，此將需搭配多帶寬的振動訊號取樣儀器，以記錄長時間的波形。換句話說，狀態(tài)監(jiān)控解決方案必須能達51.2kHz以上的取樣率，且可儲存超過2MB的二進制時間波形。NICompactRIO平臺即具備此功能。而高階光譜分析則包含變焦FFT與變焦階次頻譜（Zoomorderspectrum），可進一步找出高頻率振動特性參數(shù)，且不致遺漏邊帶（Sideband）數(shù)據(jù)。邊帶分析可輔助分析師找出故障齒輪。
　　
　　此彈性且開放的NILabVIEW與CompactRIO環(huán)境，共具備下列優(yōu)勢：
　　
　　1.較低成本-NI持續(xù)研發(fā)低價位且能的技術，只為提供整合商與OEM更的技術。
　　
　　2.客戶解決方案-開發(fā)廠商可輕松設計專屬的監(jiān)控解決方案，且功能遠遠超越傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控解決方案。
　　
　　3.OEM專屬-NI另配合超過900家開發(fā)伙伴，可大幅減少成本且達到立即可用的解決方案。
　　
　　4.整合控制與監(jiān)測-NI平臺可于單一系統(tǒng)具備控制與監(jiān)測功能，適用于高階、模型架構的監(jiān)控作業(yè)。
　　
　　控制系統(tǒng)整合與通訊協(xié)議支持
　　
　　若與其他產品相較，NI系統(tǒng)除了可達較低成本與專屬的訊號處理功能，其zui大差異則在于可整合控制系統(tǒng)的功能。透過NI平臺，即可用單一裝置或溝通多組裝置，而整合控制與監(jiān)測功能。NI平臺可銜接以太網(wǎng)絡、RS232/RS485、Modbus、OPC、CAN、Fieldbus、PROFIBUS，甚或取得的通訊協(xié)議。此彈性的通訊功能，可讓NI系統(tǒng)輕松整合風力渦輪機組的其他裝置。
　　
　　用于狀態(tài)監(jiān)控的NI產品
　　
　　NI提供多款訊號處理設備，可銜接不同的傳感器，包含振動、應變、音頻、溫度、電壓、電流、功率等。透過標準的通訊協(xié)議，即可為狀態(tài)監(jiān)控裝置新增油微粒子（Oilparticulate）計數(shù)，與光學感測功能。多樣且彈性的功能，讓NI保持在狀態(tài)監(jiān)控應用的地位。