[發(fā)明專(zhuān)利]一種風(fēng)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的故障確定方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110689916.2
• 申請(qǐng)日: 2021-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113187674A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐進(jìn);宮永立;劉亦石
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 魯能集團(tuán)有限公司;都城偉業(yè)集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F03D17/00
• 分類(lèi)號(hào): F03D17/00;F03D7/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王愛(ài)濤

1.一種風(fēng)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的故障確定方法，其特征在于，包括：

獲取變槳系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型；所述變槳系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型用于獲取風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)包括：槳距角測(cè)量值、空氣進(jìn)入風(fēng)輪前的風(fēng)速、控制系統(tǒng)控制電壓、主傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量值以及槳距角；

根據(jù)所述變槳系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型獲取所述風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)發(fā)生故障后的數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)發(fā)生故障后的數(shù)據(jù)訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定訓(xùn)練后的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；所述訓(xùn)練后的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以槳距角測(cè)量值、主傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量值為輸入，以所述槳距角為輸出；

獲取所述風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)當(dāng)前的槳距角、當(dāng)前的槳距角測(cè)量值、當(dāng)前的主傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩、當(dāng)前的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速以及當(dāng)前的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量值；

根據(jù)當(dāng)前的槳距角測(cè)量值、當(dāng)前的主傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩、當(dāng)前的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速以及當(dāng)前的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量值以及所述訓(xùn)練后的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定當(dāng)前預(yù)測(cè)的槳距角；

根據(jù)所述當(dāng)前預(yù)測(cè)的槳距角與所述當(dāng)前的槳距角確定所述風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)的故障診斷結(jié)果；所述故障診斷結(jié)果包括：發(fā)生故障或未發(fā)生故障。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的故障確定方法，其特征在于，所述根據(jù)所述變槳系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型獲取所述風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)發(fā)生故障后的數(shù)據(jù)，具體包括：

利用公式確定所述風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)發(fā)生故障后的數(shù)據(jù)；

其中，x(t)＝[α ω_g ω_gm]^T，α為槳距角，ω_g為電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，ω_gm為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量值，u(t)＝α_m，α_m為槳距角測(cè)量值，d(t)＝[v_g U]^T，v_g為空氣進(jìn)入風(fēng)輪前的風(fēng)速，U為控制系統(tǒng)控制電壓，y(t)＝[M_r ω_g ω_gm α]^T，M_r為主傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩，f_a(t)和f_s(t)分別為執(zhí)行器和傳感器的加性故障值，L_a和L_s分別為執(zhí)行器和傳感器的乘性故障值，A、B、C、D、F_a、F_s分別為已知的系統(tǒng)矩陣和故障矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的故障確定方法，其特征在于，所述根據(jù)所述風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)發(fā)生故障后的數(shù)據(jù)訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定訓(xùn)練后的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具體包括：

獲取卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括：三個(gè)卷積層以及四個(gè)全連接層；

將所述風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)發(fā)生故障后的數(shù)據(jù)劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集；

利用所述訓(xùn)練集訓(xùn)練所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定訓(xùn)練后的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

利用所述驗(yàn)證集進(jìn)行所述訓(xùn)練后的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的驗(yàn)證。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的故障確定方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前預(yù)測(cè)的槳距角與所述當(dāng)前的槳距角確定所述風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)的故障診斷結(jié)果，具體包括：

根據(jù)所述當(dāng)前預(yù)測(cè)的槳距角與所述當(dāng)前的槳距角確定殘差；

根據(jù)所述殘差確定故障決策指標(biāo)；

判斷所述故障決策指標(biāo)是否小于故障閾值；

若小于，則未發(fā)生故障；

若不小于，則發(fā)生故障。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種風(fēng)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的故障確定方法，其特征在于，所述根據(jù)所述殘差確定故障決策指標(biāo)，具體包括：

利用公式確定故障決策指標(biāo)；

其中，所述J(t)為故障決策指標(biāo)，c₁＞0為瞬時(shí)殘差信號(hào)所占權(quán)重；c₂＞0為歷史殘差信號(hào)所占權(quán)重；λ＞0為決策指標(biāo)的遺忘因子，e_a(t)為t時(shí)刻的殘差，τ為積分變量。