[發(fā)明專利]基于長(zhǎng)短期記憶模型循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障診斷

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010031487.5
• 申請(qǐng)日: 2020-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN111241748A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 滕婧;楊韜燃;李常玲;馮一展
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G06N20/00;G06F113/06;G06F119/14
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

1.基于長(zhǎng)短期記憶模型循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障診斷方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：對(duì)風(fēng)機(jī)基準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行建模，將風(fēng)機(jī)基準(zhǔn)系統(tǒng)細(xì)分為八種故障，設(shè)置故障類型及發(fā)生時(shí)間；

步驟2：對(duì)風(fēng)機(jī)基準(zhǔn)模型進(jìn)行仿真，得到實(shí)際測(cè)量值；

步驟3：對(duì)步驟2得到的實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，構(gòu)造實(shí)際測(cè)量值的數(shù)據(jù)樣本集；

步驟4：搭建LSTM模型，將步驟3中經(jīng)過預(yù)處理的數(shù)據(jù)用LSTM模型進(jìn)行訓(xùn)練，在訓(xùn)練過程中不斷調(diào)整超參數(shù)，并使用均分誤差來評(píng)價(jià)訓(xùn)練效果，預(yù)測(cè)得到的值與步驟2得到的傳感器的實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行比較，設(shè)置閾值進(jìn)行判斷故障發(fā)生的時(shí)間以及位置。

2.如權(quán)利要求1基于長(zhǎng)短期記憶模型循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障診斷方法，其特征在于，所述步驟1進(jìn)一步包括：

步驟1.1：風(fēng)機(jī)基準(zhǔn)系統(tǒng)包括：變槳系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)與變頻器系統(tǒng)以及控制器；

控制器通過使用葉片俯仰角參照β_r來控制變槳系統(tǒng)，通過使用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩參照τ_g，r來控制發(fā)電機(jī)與變頻器系統(tǒng)；

Vw代表風(fēng)速，V_w穿過變槳系統(tǒng)，變槳系統(tǒng)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩τ_r，并傳遞到傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)與變頻器系統(tǒng)使用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩參照τ_g，r得到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩τ_g，傳動(dòng)系統(tǒng)將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩τ_r和發(fā)電機(jī)與變頻器系統(tǒng)產(chǎn)生的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩τ_g轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω_r和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ω_g；發(fā)電機(jī)與變頻器系統(tǒng)通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩參照τ_g，r結(jié)合發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ω_g得到功率P_g；

ω_r，m表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速測(cè)量值、ω_g，m表示發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量值、τ_g，m表示發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩測(cè)量值，β_m表示俯仰角測(cè)量值，同時(shí)為了滿足物理冗余度要求，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速以及每個(gè)葉片俯仰角三部分，分別使用兩個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)量，所述傳感器包括：傳感器1、傳感器2；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩使用一個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)量，分別記錄傳感器得到的實(shí)際測(cè)量值并傳遞給控制器。

3.如權(quán)利要求2基于長(zhǎng)短期記憶模型循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障診斷方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速測(cè)量值包括：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速異常測(cè)量值、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速正常測(cè)量值；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量值包括：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速正常測(cè)量值、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速異常測(cè)量值；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩測(cè)量值包括：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的異常測(cè)量值；俯仰角測(cè)量值包括：葉片1俯仰角異常測(cè)量值，葉片1俯仰角正常測(cè)量值，葉片2俯仰角異常測(cè)量值，葉片2俯仰角正常測(cè)量值，葉片3俯仰角異常測(cè)量值，葉片3俯仰角正常測(cè)量值。

4.如權(quán)利要求3基于長(zhǎng)短期記憶模型循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障診斷方法，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)基準(zhǔn)系統(tǒng)細(xì)分為八種故障，分別為：

(1)100-1100s時(shí)，葉片1傳感器1上俯仰角測(cè)量值β_1，m1產(chǎn)生值為-3°的固定值故障；

(2)500-1000s時(shí)，葉片2傳感器2上俯仰角測(cè)量值β_2，m2產(chǎn)生值為5的增益因子故障；

(3)900-1000s時(shí)，葉片3傳感器1上俯仰角測(cè)量值β_3，m1產(chǎn)生值為7°的固定值故障；

(4)1200-1300s時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器1ω_r，m1產(chǎn)生值為2rad/s的固定值故障；

(5)1700-1800s時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器2ω_r，m2和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器1產(chǎn)生值為1.1和0.9的增益因子故障；

(6)2900-3000s時(shí)，由于油中空氣含量過高引起的制動(dòng)器故障；

(7)3500-3600s時(shí)，由于低壓引起的制動(dòng)器故障；

(8)3800-3900s時(shí)，由轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)矩控制中偏移導(dǎo)致的制動(dòng)器故障。