本發(fā)明涉及風力發(fā)電，特別涉及一種風力發(fā)電機組故障診斷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、風力發(fā)電機組作為風力發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備，其運行狀態(tài)直接影響到整個系統(tǒng)的發(fā)電效率和可靠性。機組運行環(huán)境惡劣，結(jié)構(gòu)復雜，故障診斷具有挑戰(zhàn)性。

2、現(xiàn)有風力發(fā)電機組故障診斷系統(tǒng)依賴定期維護和人工巡檢，效率低、成本高且難以及時發(fā)現(xiàn)潛在故障。風力發(fā)電行業(yè)迫切需要高效、可靠、智能的故障診斷系統(tǒng)，以應對現(xiàn)有系統(tǒng)的缺陷，提高診斷效率、準確性、實時性和智能化水平，滿足行業(yè)發(fā)展需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明基于部署的多種傳感器采集風力發(fā)電機組的工作參數(shù)，通過機器學習模型對工作參數(shù)進行處理和分析，預測未來是否會發(fā)生故障，并且在預測會故障前提下，判斷引發(fā)故障的數(shù)據(jù)類型，生成相應的控制指令，執(zhí)行與控制對應的預設(shè)的操作。然后將預測結(jié)果和控制指令信息發(fā)送至上位機，使工作人員可以實時掌握風力發(fā)電機的運行狀態(tài)和故障預測信息，監(jiān)控控制指令執(zhí)行，判斷是否需要人工介入。

2、本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種風力發(fā)電機組故障診斷系統(tǒng)，所述方法包括：

3、檢測模塊，所述檢測模塊被配置為能夠獲取風力發(fā)電機的工作參數(shù)和風力發(fā)電機內(nèi)部環(huán)境參數(shù)；

4、綜合診斷模塊，所述綜合診斷模塊被配置為能夠獲取檢測模塊的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行分析預測，并輸出分析結(jié)果；具體為，通過導入經(jīng)過預訓練的檢測模型進行分析預測，判斷風力發(fā)電機的不同運行參數(shù)對風力發(fā)電機組發(fā)生故障概率的影響；

5、自適應控制模塊，所述自適應控制模塊被配置為能夠根據(jù)綜合診斷模塊的分析結(jié)果，輸出風力發(fā)電機控制指令，以調(diào)整風力發(fā)電機的工作參數(shù)和工作狀態(tài)；

6、通信模塊，所述通信模塊被配置為能夠獲取綜合診斷模塊的分析結(jié)果和自適應控制模塊輸出的控制指令信息，并將分析結(jié)果和控制指令信息發(fā)送至上位機。

7、優(yōu)選的，所述檢測模塊包括多個電流傳感器、電壓傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和溫濕度傳感器，通過所述電流傳感器采集風力發(fā)電機的輸出電流、通過所述電壓傳感器采集風力發(fā)電角度輸出電壓、通過轉(zhuǎn)速傳感器采集風力發(fā)電機葉輪轉(zhuǎn)動速度，通過所述溫濕度傳感器采集風力發(fā)電機內(nèi)部的溫度和濕度。

8、優(yōu)選的，所述綜合診斷模塊被配置為能夠獲取檢測模塊的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行分析預測，并輸出分析結(jié)果，包括以下步驟：

9、按照預設(shè)的采集頻率采集電流傳感器、電壓傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)，并進行預處理；

10、分別構(gòu)建電流數(shù)據(jù)集、電壓數(shù)據(jù)集、轉(zhuǎn)動速度數(shù)據(jù)集和溫濕度數(shù)據(jù)集；

11、將電流數(shù)據(jù)集、電壓數(shù)據(jù)集、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)集和溫濕度數(shù)據(jù)集內(nèi)的數(shù)據(jù)輸入到檢測模型，輸出故障概率；

12、分析故障概率，并輸出分析結(jié)果。

13、優(yōu)選的，所述分別構(gòu)建電流數(shù)據(jù)集、電壓數(shù)據(jù)集、轉(zhuǎn)動速度數(shù)據(jù)集和溫濕度數(shù)據(jù)集，包括以下步驟：

14、構(gòu)建輸出電流數(shù)據(jù)集，其中，，表示經(jīng)過歸一化處理后的時刻時的輸出電流；

15、構(gòu)建輸出電壓數(shù)據(jù)集，其中，，表示時刻時的輸出電壓；

16、構(gòu)建轉(zhuǎn)動速度數(shù)據(jù)集，其中，，表示時刻時的葉輪轉(zhuǎn)速；

17、構(gòu)建溫濕度數(shù)據(jù)集，其中，，表示時刻時的溫度濕度向量，，和分別表示經(jīng)過歸一化處理后的時刻時的溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)。

18、優(yōu)選的，所述將電流數(shù)據(jù)集、電壓數(shù)據(jù)集、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)集和溫濕度數(shù)據(jù)集內(nèi)的數(shù)據(jù)輸入到檢測模型，輸出故障概率，包括以下步驟：

19、導入經(jīng)過預訓練的檢測模型，其中，和分別表示截距一和截距二，和表示回歸系數(shù)一和回歸系數(shù)二，和分別表示誤差項一和誤差項二，和分別表示權(quán)重一和權(quán)重二，表示第個輸入變量，、和分別表示第一故障概率、第二故障概率和故障概率值；

20、分別從電流數(shù)據(jù)集、電壓數(shù)據(jù)集、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)集和溫濕度數(shù)據(jù)集中提取特征數(shù)據(jù)，構(gòu)成電流特征輸入向量、電壓特征輸入向量、轉(zhuǎn)速特征輸入向量和溫濕度特征輸入向量；

21、將電流特征輸入向量、電壓特征輸入向量、轉(zhuǎn)速特征輸入向量和溫濕度特征輸入向量內(nèi)的數(shù)據(jù)輸入到檢測模型內(nèi)，輸出第一故障概率、第二故障概率和故障概率值。

22、優(yōu)選的，所述分別從電流數(shù)據(jù)集、電壓數(shù)據(jù)集、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)集和溫濕度數(shù)據(jù)集中提取特征數(shù)據(jù)，構(gòu)成電流特征輸入向量、電壓特征輸入向量、轉(zhuǎn)速特征輸入向量和溫濕度特征輸入向量，包括以下步驟：

23、從輸出電流數(shù)據(jù)集中提取特征數(shù)據(jù)構(gòu)成電流特征輸入向量，其中，分別表示輸出電流數(shù)據(jù)集中的最大電流值和電流平均值；

24、從輸出電壓數(shù)據(jù)集中提取特征數(shù)據(jù)構(gòu)成電壓特征輸入向量，其中，分別表示輸出電壓數(shù)據(jù)集中的最大電壓值和電壓平均值；

25、從轉(zhuǎn)動速度數(shù)據(jù)集中提取特征數(shù)據(jù)構(gòu)成速度特征輸入向量，其中，分別表示轉(zhuǎn)動速度數(shù)據(jù)集中的最大轉(zhuǎn)速和電壓轉(zhuǎn)速；

26、從溫濕度數(shù)據(jù)集中提取特征數(shù)據(jù)構(gòu)成溫度特征輸入向量，其中，分別表示溫濕度數(shù)據(jù)集中最大溫度、平均溫度、最大濕度和平均濕度。

27、優(yōu)選的，所述將電流特征輸入向量、電壓特征輸入向量、轉(zhuǎn)速特征輸入向量和溫濕度特征輸入向量內(nèi)的數(shù)據(jù)輸入到檢測模型內(nèi)，輸出第一故障概率、第二故障概率和故障概率值，包括以下步驟：

28、從、、和，提取和構(gòu)成關(guān)鍵數(shù)據(jù)集一：

29、；

30、將關(guān)鍵數(shù)據(jù)集一中的元素作為輸入變量輸入到中，輸出第一故障概率；

31、從、、和，提取和構(gòu)成關(guān)鍵數(shù)據(jù)集二：；

32、將關(guān)鍵數(shù)據(jù)集二中的元素作為輸入變量輸入到中，輸出第二故障概率；

33、將第一故障概率和第二故障概率輸入到，輸出故障概率。

34、優(yōu)選的，所述分析故障概率，并輸出分析結(jié)果，包括以下步驟：

35、獲取預設(shè)的安全閾值，如果，，則判斷風力發(fā)電機在未來一個時刻會出現(xiàn)故障，并將預測結(jié)果發(fā)送至上位機；

36、獲取預設(shè)的第一安全閾值，如果，，則判斷風力發(fā)電機故障的發(fā)生與關(guān)鍵數(shù)據(jù)集一的元素相關(guān)，輸出控制指令一；

37、獲取預設(shè)的第一安全閾值，如果，，則判斷風力發(fā)電機故障的發(fā)生與關(guān)鍵數(shù)據(jù)集二的元素相關(guān)，輸出控制指令二。

38、優(yōu)選的，所述自適應控制模塊被配置為能夠根據(jù)綜合診斷模塊的分析結(jié)果，輸出風力發(fā)電機控制指令，以調(diào)整風力發(fā)電機的工作參數(shù)和工作狀態(tài)，包括以下步驟：

39、獲取控制指令一，自適應控制模塊解析指令一，調(diào)整風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和葉片角度；

40、獲取控制指令二，自適應控制模塊解析控制指令二，調(diào)整輸出功率和風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速；

41、并將控制指令一、控制指令二通過通信模塊發(fā)送至上位機進行記錄，同時便于技術(shù)人員獲取調(diào)整過程，判斷是否需要人工干預。

42、優(yōu)選的，還包括儲能監(jiān)測模塊，所述儲能監(jiān)測模塊包括儲能電池電量監(jiān)控單元，所述儲能電池電量監(jiān)控單元用于監(jiān)控于風力發(fā)電機組連接的儲能電池的電量，通過儲能電池電量監(jiān)控單元監(jiān)控儲能電池的充電效率，判斷風力發(fā)電機組是否故障。

43、所述通過儲能電池電量監(jiān)控單元監(jiān)控儲能電池的充電效率，判斷風力發(fā)電機組是否故障，包括以下步驟：

44、從儲能電池電量監(jiān)控單元獲取預設(shè)時間段內(nèi)的儲能電池的電量數(shù)據(jù)，構(gòu)成儲能電池電量時間序列，其中，表示時刻的儲能電池電量；

45、計算充電效率，其中，表示充電速度閾值，時，則判斷充電故障；

46、獲取預設(shè)的安全閾值，如果，時，則判斷充電故障與風力發(fā)電機故障相關(guān)；

47、發(fā)出報警信號，所述報警信號通過通信模塊發(fā)生至上位機。

48、本發(fā)明的有益效果：

49、1、本發(fā)明中，自適應控制模塊利用歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)進行分析，為控制決策提供了科學依據(jù)。通過自適應控制模塊結(jié)合綜合診斷模塊的分析結(jié)果，判斷風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)。通過對關(guān)鍵數(shù)據(jù)集一和關(guān)鍵數(shù)據(jù)集二的分析，系統(tǒng)能夠提供更精確的故障概率預測，有助于提前發(fā)現(xiàn)潛在問題并采取預防措施。通過實時監(jiān)控和自動調(diào)整，系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況，避免了因突發(fā)故障導致的停機損失。

50、2、本發(fā)明，通過多種傳感器采集風力發(fā)電機組的各種參數(shù)，并將多種參數(shù)作為檢測模型的輸入變量，通過這種多數(shù)據(jù)融合的方式，提高了檢測模型的預測準確性，檢測模型由三個表達式組成，第一表達式基于電流、電壓、風力發(fā)電機轉(zhuǎn)速的最大值數(shù)據(jù)進行預測，第二表達式基于電流、電壓、風力發(fā)電機轉(zhuǎn)速的平均值數(shù)據(jù)進行預測；區(qū)分引起故障的數(shù)據(jù)類型，便于分析故障原因或者故障點，針對不同的數(shù)據(jù)類型，采用不同的指令，大大提高了故障診斷的準確性；第三個表達式用于求取發(fā)電機故障的概率，通過為最大值數(shù)據(jù)和平均值數(shù)據(jù)分配不同的權(quán)重，便于表示每組數(shù)據(jù)對風力發(fā)電機組故障的影響。