[發(fā)明專利]基于SCADA系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)故障預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011211741.6
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112347634A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉斌斌;歐陽華;李秀珍;李潤旭;程文濤;楊劍飛;宋婷;梁瑞利
• 申請（專利權(quán)）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/00;F03D17/00;G06F119/04
• 代理公司: 上海碩力知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31251
• 代理人: 王法男

1.基于SCADA系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)故障預(yù)測方法，其特征在于：先通過各類型傳感器收集風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)的流量和壓力參數(shù)數(shù)據(jù)，并將流量和壓力參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)到變槳控制器PLC，再通過風(fēng)力發(fā)電機組SCADA系統(tǒng)儲存對應(yīng)變槳角度和變槳速率下的各液壓元件的流量和壓力參數(shù)數(shù)據(jù)；同時根據(jù)這些SCADA系統(tǒng)收集的大數(shù)據(jù)建立預(yù)測模型，并對液壓元件故障進(jìn)行預(yù)測，提前預(yù)警進(jìn)行預(yù)先維護(hù)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于SCADA系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)故障預(yù)測方法，其特征在于：所述的采用各類型傳感器收集風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)的流量和壓力參數(shù)數(shù)據(jù)是利用各類型傳感器分別采集風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)與液壓的流量與壓力有關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3.如權(quán)利要求2所述的基于SCADA系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)故障預(yù)測方法，其特征在于：所述的各類型傳感器包含以下各類型傳感器：

位移傳感器，設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機液壓變槳系統(tǒng)的液壓油缸內(nèi)，用來監(jiān)測液壓油缸的活塞桿實時位置；

溫度傳感器，設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機液壓變槳系統(tǒng)的液壓油箱內(nèi)，用來監(jiān)測液壓油箱的油液實時溫度，從而供控制器計算液壓油箱中油液由于受到溫度變化而產(chǎn)生的體積變化量；

壓力傳感器，設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機液壓變槳系統(tǒng)的主要液壓元件上，用來監(jiān)測液壓元件的實時壓力；

氣體壓力傳感器，設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機液壓變槳系統(tǒng)的蓄能器上，用來監(jiān)測蓄能器的氣體實時壓力；

流量傳感器，設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機液壓變槳系統(tǒng)的各個液壓元件的進(jìn)出油口管路上，用來監(jiān)測液壓元件流入流出的實時流量；

液壓油顆粒度檢測儀，設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機液壓變槳系統(tǒng)的液壓油箱上，油液清潔度和磨損度檢測，用來監(jiān)測油液中固體顆粒物等級、油液清潔度；

液位傳感器，設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機液壓變槳系統(tǒng)的液壓油箱上，用來監(jiān)測液壓油箱的實時液位值，從而供控制器計算液壓油箱中油液的實時體積。

4.如權(quán)利要求3所述的基于SCADA系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)故障預(yù)測方法，其特征在于：各類型傳感器數(shù)據(jù)采集后，各類型傳感器自主排除干擾項、干擾因素、干擾的外界工況，自主做相應(yīng)的屏蔽、處理，然后再把篩選后的數(shù)據(jù)發(fā)到變槳控制器PLC；所述的變槳控制器PLC，用于實現(xiàn)通訊控制和數(shù)據(jù)的傳輸，并根據(jù)各個傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)智能邏輯判斷故障液壓元件。

5.如權(quán)利要求1所述的基于SCADA系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)故障預(yù)測方法，其特征在于：所述的對液壓元件故障進(jìn)行預(yù)測是對風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)組成液壓元件進(jìn)行故障預(yù)測分析；故障預(yù)測分析步驟分為數(shù)據(jù)收集與處理，狀態(tài)信息特征提取，建模預(yù)測分析。

6.如權(quán)利要求5所述的基于SCADA系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)故障預(yù)測方法，其特征在于：所述的故障預(yù)測分析步驟分為：

1)通過對影響系統(tǒng)變槳功能液壓元件的壓力和流量參數(shù)進(jìn)行特征提取；

2)考慮系統(tǒng)溫度t和液壓油清潔度參數(shù)對液壓元件壽命的影響，去除異常數(shù)據(jù)；

3)采用多元線性回歸分析方法對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行建模預(yù)測；

4)通過選取固定時間周期內(nèi)的參數(shù)，建立的預(yù)測模型描繪曲線；

5)將預(yù)測曲線跟隨實際曲線，與設(shè)定預(yù)警閾值對比，估計出達(dá)到預(yù)警故障的時間，同時可通過數(shù)據(jù)不斷的修正預(yù)測模型和曲線，使預(yù)測值誤差減少更準(zhǔn)確。

7.如權(quán)利要求6所述的基于SCADA系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)故障預(yù)測方法，其特征在于：所述的步驟3)的建模預(yù)測如下：

對于給定的n個變量x1，x2……xn能確定預(yù)測模型y，而實際上參數(shù)之間存在非線性關(guān)系，如公式1所示；

y＝a0+a1x1+a2x2+……+anxn+ε (1)

式1中a0，a1，……an為待求未知參數(shù)，其中，a0為回歸參數(shù)，a1，……an為回歸系數(shù)，x1，x2……xn為特征參數(shù)，ε為隨機誤差；

通過求出為估計值，則預(yù)測模型y如式2

通過a0，a1，……an求出為參數(shù)估計值，對于給定的特征參數(shù)，由預(yù)測模型y得到預(yù)測結(jié)果值

選取n組監(jiān)測數(shù)據(jù)(x1i，x2i，……xki，yi),i為1,2……n,代入式3

令樣本值殘差為

H_i＝(a₀,a₁,…a_n)＝y(tǒng)_i-XA＝y(tǒng)_i-a₀-a₁x_1i-a_kx_ki (6)

殘差平方和為

通過最小二乘法找到一組參數(shù)估計值出使的殘差平方和最小，最小二乘的估計參數(shù)為

代入式3得：

為預(yù)測結(jié)果值。