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专利号: 2020111420295
申请人: 宁波大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-04-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于分布式回归模型的风力发电机故障检测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤(1):在风力发电机正常运行状态下,每间隔60秒采集一次样本数据,每个样本数据具体包括11个数据,依次分别为:风速,旋翼转速,发电机转速,机械转矩,发电功率,叶片螺距角,叶片方位角,叶片根部力矩,顶部水平轴加速度,顶部纵轴加速度,偏航误差;

步骤(2):将风速在5m/s至20m/s之间的N个样本数据x1,x2,…,xN组成矩阵X=[x1,x2,…,xN],并对X∈R11×N中各个行向量实施标准化处理从而得到新矩阵 其中,xi∈R11×1表示第i个样本数据,i∈{1,2,…,N},R11×N表示11×N维的实数矩阵,R11×1表示11×1维的实数向量;

步骤(3):利用支持向量回归算法建立分布式回归模型,保留相应的参数集合,具体的实施过程如步骤(3.1)至步骤(3.4)所示:步骤(3.1):初始化j=2;

步骤(3.2):将新矩阵 中第j行的行向量记做为输出向量zj∈R1×N,并将新矩阵 中其余10行的行向量组成输入矩阵Zj∈R10×N;其中,R1×N表示1×N维的实数向量,R10×N表示10×N维的实数矩阵;

步骤(3.3):利用支持向量回归算法建立输入矩阵Zj与输出向量zj之间的回归模型:并保留回归模型的参数集合φj以备调用;其中, 表示核矩阵,

为系数向量,ej∈R1×N为误差向量,上标号T表示矩阵或向量的转置符号, 表示nj×N维的实数矩阵, 表示nj×1维的实数向量,参数集合φj具体包括系数向量θj,核函数及其核参数,以及nj个支持向量;

步骤(3.4):判断是否满足条件:j<11;若是,则设置j=j+1后,返回步骤(3.2);若否,则已建立包含10个回归模型的分布式回归模型,并保留相应的参数集合φ2,φ3,…,φ11;

步骤(4):将10个误差向量e2,e3,…,e11组成误差矩阵 后,再计算协方差矩阵Λ=EET/(N-1);

步骤(5):根据公式Q=diag{ETΛ-1E}计算检测指标向量Q,并将Q中的最大值记做控制上限Qlim以备调用;其中,diag{ }表示将大括号内矩阵对角线元素转变成向量的操作;

步骤(6):采集最新采样时刻的样本数据xnew∈R11×1,xnew中的11个数据依次为:风速,旋翼转速,发电机转速,机械转矩,发电功率,叶片螺距角,叶片方位角,叶片根部力矩,顶部水平轴加速度,顶部纵轴加速度,和偏航误差;

步骤(7):判断xnew中的第一个数据是否小于等于20且大于等于5;若是,则执行步骤(8);若否,则风力发电机未产生电能,处于待机状态,并返回步骤(6)继续利用最新采样时刻的样本数据实施风力发电机故障检测;

步骤(8):对xnew中各行数据实施与步骤(2)中相同的标准化处理,从而得到新数据向量步骤(9):调用步骤(3)中的参数集合,计算得到误差向量enew∈R10×1,具体的实施过程如步骤(9.1)至步骤(9.4)所示;

步骤(9.1):初始化j=2;

步骤(9.2):将 中第j行的元素记为输出数据yj,并将 中其余10行的元素组成输入向量tj∈R10×1;

步骤(9.3):调用参数集合φj中的核函数及其核参数和nj个支持向量,计算出核向量后,再调用参数集合φj中的系数向量θj计算误差步骤(9.4):判断是否满足条件:j<11;若是,则设置j=j+1后返回步骤(8.2);若否,则将计算得到的误差f2,f3,…,f11组成误差向量enew=[f2,f3,…,f11]T∈R10×1;

步骤(10):根据公式 计算故障检测指标Qnew后,在判断是否满足条件:

Qnew≤Qlim;若是,则当前采样时刻风力发电机运行正常,并返回步骤(6);若否,则执行步骤(11)从而决策是否触发故障警报;

步骤(11):返回步骤(6)继续利用最新采样时刻的样本数据实施风力发电机故障检测,若连续6个采样时刻的故障检测指标都不满足步骤(10)中的判断条件,则触发故障警报;反之,则不触发故障警报,并返回步骤(6)继续实施故障检测。