[發(fā)明專利]一種基于聚類中心優(yōu)化的風(fēng)電機組功率曲線離群點檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010029302.7
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111260503B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳積明;柳澤波;楊秦敏;陳棋;孫勇;孫優(yōu)賢
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06F16/245;G06F16/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種基于聚類中心優(yōu)化的風(fēng)電機組功率曲線離群點檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)選取待檢測風(fēng)機，獲取其實時監(jiān)控數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)集，獲取的數(shù)據(jù)信息用于進行該風(fēng)電機組的功率異常檢測，該數(shù)據(jù)信息包括風(fēng)速{v_i}、有功功率{P_i}和槳距角{β_i}，將信息數(shù)據(jù)集記為其中i＝1,2,3,…,N′；

2)對步驟1)獲取的數(shù)據(jù)剔除重復(fù)的數(shù)據(jù)點，并對數(shù)據(jù)點進行初步離群點篩除，得到集合{X′_i}，其中i＝1,2,3,…,N，N≤N′；

3)對步驟2)去重及初步離群點篩除后的數(shù)據(jù)集進行標準化處理，形成預(yù)處理后的數(shù)據(jù)集{X_i}，其中i＝1,2,3,…,N；

4)對步驟3)獲取的數(shù)據(jù)集{X_i}進行區(qū)間劃分，將風(fēng)機功率以一定的風(fēng)速間隔進行劃分，劃分為M個區(qū)間，記第k個區(qū)間的數(shù)據(jù)個數(shù)為N_k、功率曲線數(shù)據(jù)集為其中k＝1,2,3,…,M，i＝1,2,3,…,N_k；

5)對步驟4)獲取的數(shù)據(jù)集按區(qū)間進行初步的離群點檢測；首先確定各區(qū)間的聚類中心，對于各區(qū)間每一個點使用KNN算法計算各點領(lǐng)域內(nèi)鄰近點距離，以此計算各點的密度記為

6)計算各區(qū)間所有數(shù)據(jù)點的平均密度大小將各區(qū)間內(nèi)密度大于該區(qū)間內(nèi)平均密度的數(shù)據(jù)點作為該區(qū)間待選的聚類中心，記為R_k為k區(qū)間待選聚類中心個數(shù)；

7)設(shè)置各區(qū)間的聚類數(shù)m^k，對于各區(qū)間的待選聚類中心，先選擇該區(qū)間的密度最大的待選聚類中心作為第一個聚類中心，并去除其周圍最鄰近的s^k個數(shù)據(jù)點內(nèi)所包含的待選聚類中心，同時從該區(qū)間數(shù)據(jù)集去除s^k個鄰近點，記為剩余待選聚類中心記為t為迭代次數(shù)；

8)令t＝t+1，重復(fù)步驟7)直至選出的聚類中心數(shù)量達到m^k個，或者為空集；

9)對于各個區(qū)間的數(shù)據(jù)集內(nèi)的數(shù)據(jù)點計算其和該區(qū)間的所有聚類中心的歐式距離，并將各點分配給最近距離的聚類中心，形成該區(qū)間的聚類簇；

10)對于各個區(qū)間的數(shù)據(jù)集找出其數(shù)據(jù)點的密度小于該區(qū)間平均密度的子集，記為認為離群點均存在于該子集中；

11)計算步驟10)獲得的子集內(nèi)各個數(shù)據(jù)點到其分配到的聚類中心的歐式距離，并利用3-σ原則對該距離進行檢測，檢測出各個區(qū)間的離群點，得到整個數(shù)據(jù)集{X_i}的離群點集合，記為{X_i}_outliers。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聚類中心優(yōu)化的風(fēng)電機組功率曲線離群點檢測方法，其特征在于，所述步驟2)中，利用基于時間序列的風(fēng)機功率曲線離群點判據(jù)進行初步離群點篩除，包括兩種情況：

情況1：根據(jù)風(fēng)速{v_i}、有功功率{P_i}以及槳距角{β_i}定義基于時間序列的風(fēng)機功率曲線離群點判據(jù)，如下表1所示：

表1 風(fēng)機功率曲線離群點基礎(chǔ)判據(jù)

其中P_rated為風(fēng)機額定有功功率，v_{cut_in}為風(fēng)機切入風(fēng)速，v_rated為風(fēng)機額定風(fēng)速，v_{cut_off}為風(fēng)機切出風(fēng)速，P_thres為有功功率閾值，β_thres為槳距角閾值；

情況2：通過SCADA系統(tǒng)獲取風(fēng)機狀態(tài){Cond_i}，根據(jù)風(fēng)速{v_i}、有功功率{P_i}、槳距角{β_i}以及風(fēng)機狀態(tài){Cond_i}定義基于時間序列的風(fēng)機功率曲線離群點判據(jù)，如下表2所示：

表2 風(fēng)機功率曲線離群點改進判據(jù)

其中Cond_normal為風(fēng)機正常運行狀態(tài)，Cond_ls為風(fēng)機低風(fēng)速正常運行狀態(tài)，Cond_hs為風(fēng)機高風(fēng)速正常運行狀態(tài)，P_rated為風(fēng)機額定有功功率，v_{cut_in}為風(fēng)機切入風(fēng)速，P_thres為有功功率閾值，β_thres為槳距角閾值。