基于温度参数预测的永磁直驱风力机服役质量评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于温度参数预测的永磁直驱风力机服役质量评价方法，建立以风力机轮毂转速、外界风速、环境温度、输出有功功率、叶片变桨角度为外部输入变量，主轴承温度、机舱温度、轮毂温度为自回归预测变量的温度参数时间序列预测模型；通过有放回的均匀随机抽样获取5个训练样本子集，独立训练5个温度参数时间序列预测模型；采用预测结果取均值的方式对5个模型进行集成，建立温度参数集成预测模型；依据集成预测模型的温度参数预测误差计算风力机温度体征服役质量指标并对风力机服役质量进行实时评价。本发明专利技术可为永磁直驱风力机在恶劣工作环境下的科学维护与高效运行提供关键的技术保障。

Service Quality Evaluation Method of Permanent Magnet Direct Drive Wind Turbine Based on Temperature Parameter Prediction

The invention discloses an evaluation method of service quality of permanent magnet direct drive wind turbine based on temperature parameter prediction, and establishes a time series prediction model of temperature parameters, which takes wind turbine hub speed, external wind speed, ambient temperature, output active power, blade pitch angle as external input variables and main bearing temperature, engine room temperature and hub temperature as autoregressive prediction variables. Five subsets of training samples were obtained by uniform random sampling, and five time series prediction models of temperature parameters were trained independently. Five models were integrated by means of mean of prediction results, and an integrated prediction model of temperature parameters was established. Wind turbine temperature conquest service quality index was calculated based on the prediction error of temperature parameters of the integrated prediction model, and real-time service quality of wind turbine was achieved. Evaluation. The invention can provide a key technical guarantee for scientific maintenance and efficient operation of permanent magnet direct drive wind turbine in harsh working environment.

【技术实现步骤摘要】
基于温度参数预测的永磁直驱风力机服役质量评价方法
本专利技术涉及复杂机电系统状态监测与评估
，特别是一种基于温度参数预测的永磁直驱风力机服役质量评价方法。
技术介绍
风力发电技术作为目前技术最成熟、最具有规模化开发条件的绿色能源利用技术，具有广阔的发展前景。风力发电技术的关键装备—风力机是一个及其复杂的机电系统，通常坐落于偏僻的、交通不便的、环境恶劣的远郊地区以及沿海或近海区域，冰冻、低气压、沙尘、雷击等恶劣的自然环境导致日常运行状态检测困难，维护成本昂贵。发展风力机状态监测与评估技术，掌握风力机健康状态及发展趋势，对于优化机组维修计划，节约运维成本支出，避免恶性安全和生产事故发生，提升风电产业的竞争力具有重要的意义。安装数据采集与监视控制(SCAD)系统是目前风电场普遍采用的监测风力机实时运行状态的措施，希望籍此达到提高风电场运行安全与经济性的目标。该系统监测参数众多,包括温度、风速、振动、电压、电流、偏航角、电机控制等，由于无需在机组中安装额外的数据采集系统，风力机厂商和风电场业主等都希望通过分析SCADA系统采集到的数，实现风力机健康状态评估。近年，国内外专家在利用SCA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于温度参数预测的永磁直驱风力机服役质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立以风力机轮毂转速、外界风速、环境温度、输出有功功率、叶片变桨角度为外部输入变量，主轴承温度、机舱温度、轮毂温度为自回归预测变量的温度参数时间序列预测模型；2)读取待评价风力机稳定服役第1年的状态数据作为训练样本集，通过有放回的均匀随机抽样获取5个样本子集，每个样本子集的样本数量均为样本集的3/10，应用样本子集分别独立训练5个温度参数时间序列预测模型；采用预测结果取均值的方式对训练的5个预测模型进行集成，建立温度参数集成预测模型；3)读取风力机当前状态参数，应用温度参数集成预测模型在线对当前时刻预测变量...

【技术特征摘要】
1.一种基于温度参数预测的永磁直驱风力机服役质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立以风力机轮毂转速、外界风速、环境温度、输出有功功率、叶片变桨角度为外部输入变量，主轴承温度、机舱温度、轮毂温度为自回归预测变量的温度参数时间序列预测模型；2)读取待评价风力机稳定服役第1年的状态数据作为训练样本集，通过有放回的均匀随机抽样获取5个样本子集，每个样本子集的样本数量均为样本集的3/10，应用样本子集分别独立训练5个温度参数时间序列预测模型；采用预测结果取均值的方式对训练的5个预测模型进行集成，建立温度参数集成预测模型；3)读取风力机当前状态参数，应用温度参数集成预测模型在线对当前时刻预测变量进行预测；根据预测绝对误差计算风力机温度体征服役质量指标；4)根据风力机温度体征服役质量指标值对风力机服役质量进行实时评价。2.根据权利要求1所述的基于温度参数预测的永磁直驱风力机服役质量评价方法，其特征在于，所述温度参数时间序列预测模型的外部输入向量X(t)为：X(t)＝[x(t)1x(t)2x(t)3x(t)4x(t)5x(t)6x(t)7]；其中，t为当前时刻；x(t)1、x(t)2、x(t)3、x(t)4、x(t)5、x(t)6、x(t)7分别为t时刻风力机的轮毂转速、外界风速、环境温度、输出有功功率、叶片1变桨角度、叶片2变桨角度和叶片3变桨角度；自回归预测变量Y(t)为：Y(t)＝[y(t)1y(t)2y(t)3]；其中，y(t)1、y(t)2、y(t)3分别为t时刻风力机的主轴承温度、机舱温度和轮毂温度。3.根据权利要求2所述的基于温度参数预测的永磁直驱风力机服役质量评价方法，其特征在于，所述温度参数时间序列预测模型PM[·]表示为：其中，a为模型考虑历史状态数据对当前温度参数影响的阶数；z(t)1——为模型的输入参数，z(t)1＝x(t)1,z(t)2＝x(t)2,…，z(t)7＝x(t)7，z(t)8＝x(t-1)1，…，z(t)7(a+1)＝x(t-a)7，z(t)7(a+1)+1＝y(t-1)1，…，其中，s1＝10×a+7；模型的输出为自回归预测向量的预测值a的取值范围为[2,10]。4.根据权利要求3所述的基于温度参数预测的永磁直驱风力机服役质量评价方法，其特征在于，所述温度参数时间序列预测模型PM[·]包括1个输入层L1、1个输出层L3和1个带延时的隐含层L2，L1层节点个数为输入参数的个数s1，L3层节点个数为输出参数的个数3，L2层节点个数s2的计算公式为：其中，INT(·)为取整函数，c为常数，c的取值范围为[3，6]；所述隐含层L2的第i个节点的加权输入L2bi为：其中，vij为第j个输入层节点与第i个隐含层节点之间的连接权值，θi为第i个隐含层节点的偏置量；隐含层L2的第i个节点的加权输出OL2bi为：其中，e为自然常数；输出层L3的第k个节点的加权输入L3bk和输出为：其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宪，赵前程，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43