[發(fā)明專利]一種基于異常點(diǎn)及離群點(diǎn)檢測的風(fēng)機(jī)功率曲線數(shù)據(jù)預(yù)處理方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201711279005.2
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108171400A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊秦敏;鮑雨濃;王旭東;林巍;陳積明
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06K9/62
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發(fā)明公開了一種基于異常點(diǎn)及離群點(diǎn)檢測的風(fēng)機(jī)功率曲線數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。該方法基于包括風(fēng)速、有功功率、環(huán)境溫度以及槳距角等在內(nèi)的風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統(tǒng)獲得的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，使用異常點(diǎn)檢測判據(jù)進(jìn)行異常數(shù)據(jù)清洗，利用計(jì)算得到的空氣密度對風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，使用離群點(diǎn)檢測算法檢測并剔除風(fēng)機(jī)功率曲線數(shù)據(jù)中的離群點(diǎn)。在本數(shù)據(jù)預(yù)處理方法中，異常點(diǎn)檢測判據(jù)保證了風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)信息的有效性；風(fēng)速的修正保證了風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)的可比性；離群點(diǎn)檢測算法保證了最終功率曲線數(shù)據(jù)的可靠性。本發(fā)明方法基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，對數(shù)據(jù)無特殊要求，普適性較強(qiáng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，數(shù)據(jù)可信程度更高，流程更為規(guī)范，具有較強(qiáng)的理論性與實(shí)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)機(jī)功率曲線數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，特別涉及一種基于異常點(diǎn)及離群點(diǎn)檢測的風(fēng)機(jī)功率曲線數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)化石能源資源匱乏和污染嚴(yán)重的現(xiàn)代社會(huì)，風(fēng)能作為一種無污染、可再生的新能源而廣泛為大眾所青睞，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)也由此成為國內(nèi)外大力發(fā)展的新型可再生能源產(chǎn)業(yè)之一。在我國，近十年來有關(guān)風(fēng)電場的建設(shè)與相關(guān)研究工作無論是從數(shù)量上還是質(zhì)量上來說都有著顯著的提升，但在大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的同時(shí)，也伴隨著風(fēng)機(jī)自身的不斷退化所導(dǎo)致的一系列負(fù)面因素。現(xiàn)今風(fēng)力發(fā)電機(jī)在使用的過程中，由于風(fēng)速具有間歇性與高度不確定性的特點(diǎn)，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)本身的性能評估造成了較大的影響，而正確對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能與健康狀況進(jìn)行評估與診斷則是風(fēng)力發(fā)電運(yùn)維方面合理規(guī)劃的重要之處。

考慮到風(fēng)機(jī)在正常工作中，其不同情況下額故障大多數(shù)都會(huì)反映在風(fēng)機(jī)的功率曲線中，因此對于風(fēng)機(jī)功率曲線的準(zhǔn)確獲取是當(dāng)前研究風(fēng)機(jī)性能狀況方面問題的潛在基礎(chǔ)。而對于風(fēng)機(jī)的功率曲線獲取而言，如何將包含異常甚至錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)集信息轉(zhuǎn)變?yōu)橛行У摹⒔y(tǒng)一的、可靠的數(shù)據(jù)信息則是獲取風(fēng)機(jī)真實(shí)功率曲線的重中之重。然而，目前現(xiàn)有的功率曲線獲取方法在數(shù)據(jù)預(yù)處理方面主要存在著以下幾類不足之處：

(1)傳統(tǒng)的功率曲線獲取方法中未形成針對風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)清洗規(guī)范流程；

(2)在研究過程中直接分析不同工況下的全部數(shù)據(jù)，導(dǎo)致后續(xù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果不準(zhǔn)確；

(3)僅依賴故障檢測系統(tǒng)的反饋進(jìn)行故障數(shù)據(jù)的判斷，無法排除潛在故障的影響。

因此，現(xiàn)有的功率曲線獲取技術(shù)在數(shù)據(jù)預(yù)處理方面無法從數(shù)據(jù)集中有效地獲取到風(fēng)機(jī)功率曲線的可靠信息，需要進(jìn)行相應(yīng)的流程規(guī)范化改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于對現(xiàn)有研究和技術(shù)存在的不足之處加以完善與規(guī)范化，提出一種基于異常點(diǎn)及離群點(diǎn)檢測的風(fēng)機(jī)功率曲線數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。該方法對風(fēng)電場風(fēng)機(jī)功率曲線方法添加更加規(guī)范的數(shù)據(jù)預(yù)處理流程，可以提高獲取功率曲線的準(zhǔn)確性與可靠性，更具有實(shí)用價(jià)值；且有利于通過數(shù)據(jù)分析對潛在故障進(jìn)行檢測，方法應(yīng)用的擴(kuò)展性高。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于異常點(diǎn)及離群點(diǎn)檢測的風(fēng)機(jī)功率曲線數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，該方法包括以下步驟：

1)根據(jù)待評估風(fēng)機(jī)功率曲線獲取需求，讀取相應(yīng)需求周期內(nèi)總計(jì)N條待評估風(fēng)機(jī)的SCADA系統(tǒng)中測量得到的風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，該信息包含風(fēng)速{v_i}、有功功率{P_i}、槳距角{β_i}以及環(huán)境溫度{T_i}，將信息數(shù)據(jù)集記為其中i＝1,2,3,…,N；

2)對步驟1)中的數(shù)據(jù)集進(jìn)行異常點(diǎn)檢測，并剔除異常點(diǎn)，保留余下不符合異常點(diǎn)特征的總計(jì)N_normal條運(yùn)行數(shù)據(jù)作為風(fēng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行數(shù)據(jù)集其中i＝1,2,3,…,N_normal；

3)利用步驟2)中標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行數(shù)據(jù)集計(jì)算得出相應(yīng)時(shí)刻空氣密度集{ρ_i}，將標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行數(shù)據(jù)集中的風(fēng)速{v_i}修正為參考空氣密度ρ₀下的修正風(fēng)速