一种海上风电电缆温度趋势预警方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种海上风电电缆温度趋势预警方法与系统，方法包含：采集工况下海上风电场电缆的历史温度数据及相对应的工况数据，并对历史温度数据与工况数据进行预处理得到预处理数据；基于极限学习机建立电缆温度多步预测模型，并使用预处理数据对电缆温度多步预测模型进行训练验证；采集海上风电场电缆的实时温度数据及相对应的工况数据，并输入至电缆温度多步预测模型中进行电缆温度实时状态趋势预测，得到电缆温度实时状态趋势数据；将电缆温度实时状态趋势数据与当前工况下的电缆温度动态安全趋势阈值区间进行对比；若电缆温度实时状态趋势数据在电缆温度动态安全趋势阈值区间内，则执行上一个步骤；否则，则进行报警。警。警。

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电电缆温度趋势预警方法与系统


[0001]本专利技术涉及海上风电电缆温度趋势预警领域，具体涉及一种海上风电电缆温度趋势预警方法与系统。

技术介绍

[0002]随着海上风力发电的大力发展，海底高压电缆的应用将越来越广泛，但是由于运行和海底环境的不确定性，海底电缆很容易出现绝缘损坏、锚伤等各类故障，一旦海底高压电缆发生故障而停止运行，就会造成非常大的经济损失，因此，为保障海底高压电缆的安全运行，实时监测海底高压电缆的运行状况是非常必要的；
[0003]目前海上风电场对于电缆温度的检测还处于对实时值的监控阶段，工作人员通过经验来判断风机是否出现问题，对于工作人员的要求较高，或不能及时发现故障，扩大损失。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是目前海上风电场对于电缆温度的检测还处于对实时值的监控阶段，工作人员通过经验来判断风机是否出现问题，对于工作人员的要求较高，或不能及时发现故障，扩大损失，本专利技术提供一种海上风电电缆温度趋势预警方法，本专利技术还提供一种海上风电电缆温度趋势预警系统，能够基于极限学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电电缆温度趋势预警方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1：采集工况下海上风电场电缆的历史温度数据及相对应的工况数据，并对所述历史温度数据与所述工况数据进行预处理得到预处理数据；步骤2：基于极限学习机建立电缆温度多步预测模型，并使用所述预处理数据对所述电缆温度多步预测模型进行训练验证；步骤3：采集海上风电场电缆的实时温度数据及相对应的工况数据，并输入至所述电缆温度多步预测模型中进行电缆温度实时状态趋势预测，得到电缆温度实时状态趋势数据；步骤4：将所述电缆温度实时状态趋势数据与当前工况下的电缆温度动态安全趋势阈值区间进行对比；若所述电缆温度实时状态趋势数据在所述电缆温度动态安全趋势阈值区间内，则执行步骤3；若所述电缆温度实时状态趋势数据不在所述电缆温度动态安全趋势阈值区间内，则进行报警。2.如权利要求1所述的一种海上风电电缆温度趋势预警方法，其特征在于，步骤1中对所述工况数据、所述历史温度数据进行预处理得到所述预处理数据的过程如下：进行数据清洗、标记、存储。3.如权利要求2所述的一种海上风电电缆温度趋势预警方法，其特征在于，步骤2中基于极限学习机建立电缆实时温度多步预测模型的方法如下：步骤21：利用极限学习机的状态多步预测结构建立多步预测模型；步骤22：将所述历史温度数据输入所述极限学习机的输入层，并确定隐含层的权值矩阵和偏置分配随机数值计算输出隐含层输出矩阵，通过求解非一致方程得到唯一最小二乘最小范数解，从而训练得到所述历史温度数据的m个预测结果；步骤23：根据m个所述预测值以最小二乘法对当前预测与前一次预测的预测结果进行线性拟合，采用单调函数直线y＝at+b得到电缆温度的实时状态趋势变化数据；其中，a为拟合函数的斜率，代表了数据的趋势，若a>0，则数据呈现上升趋势，若a<0，则数据呈现下降趋势；步骤24：获取电缆的历史运行数据验证所述多步预测模型的准确性，从而得到所述电缆温度多步预测模型。4.如权利要求3所述的一种海上风电电缆温度趋势预警方法，其特征在于，步骤22中将所述历史温度数据输入所述极限学习机的输入层，并确定隐含层的权值矩阵和偏置分配随机数值计算输出隐含层输出矩阵，通过求解非一致方程得到唯一最小二乘最小范数解，从而训练得到所述历史温度数据的m个预测结果的具体方法如下：假定有N个温度数据样本记为(X
j
，Y
j
)，其中，X
j
为历史序列，X
j
＝[x
j1
,x
j2
,...,x
jn
]，Y
j
为多步预测序列，Y
j
＝[y
j1
,y
j2
,...,y
jm
]∈R
N
×
m
，j＝1,2,...,N，预测周期为T，每个所述温度数据样本的输入层有n维，隐藏层有L维，输出层有m维，如式1
‑
1所示，一个单隐含层神经网络的输出表示为：
其中，y0为，g为激活函数，W
i
＝[w
1h
,w
2h
,...,w
nh
]为输入权重，β
ho
＝[β1,β2,...,β
L
]
T
∈R
L
×
m
为输出权重,b
h
＝[b1,b2,...,b
L
]第h个隐藏层单元的偏置；将式(1
‑
1)写为矩阵形式后如(1
‑
2)所示：Hβ
ho
＝Y
j
ꢀꢀ
(1
‑
2)；其中H为隐藏层的输出矩阵：输出矩阵：输出权重矩阵：当输入权值W
i
和隐藏层偏置b
h
被随机确定为和则隐藏层的输出矩阵H也被确定为当H和Y
j
已经确定，则输出权重β
ho
则可由式(1
‑
6)求得：其中为矩阵H的Moore
‑
Penrose广义逆矩阵；由于H∈R
N
×
L
，而样本数N>>L，故可由式(1
‑
7)求得：其中，U∈R
N
×
N
和V∈R
L
×
L
是相互正交的矩阵，D∈R
N
×
L
矩阵是主对角线为奇异值的对角矩阵，而则是对角矩阵D非零元素取倒数再转置；其中D,U,V可由H矩阵按式(1
‑
8)奇异值分解得到：H＝UDV
T
ꢀꢀ
(1
‑
8)；其中U由左奇异向量μ
i
组成，V则是由右奇异向量v
i
组成，D则是主对角线为奇异值σ
i
组成的对角矩阵；其中μ
i
，v
i
，σ
i
分别由式(1
‑
9)、式(1
‑
10)、式(1
‑
11)求出；(H
T
H)v
i
＝λ
i
v
i
ꢀꢀ
(1
‑
9)；9)；
由于训练样本数N>>L，H矩阵的行数远大于列数，故Hβ
ho
＝Y
j
为非一致方程，其解β
ho
为最小二乘最小范数解且唯一，从而得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立华，赵鹏程，万抒策，姚中原，任鑫，王华，唐建辉，戴乐，张宇，宋慧慧，高荣进，胡皓，陈磊，冷阳，钱韫辉，
申请(专利权)人：华能国际电力江苏能源开发有限公司清洁能源分公司华能如东八仙角海上风力发电有限责任公司华能国际电力江苏能源开发有限公司上海擎测机电工程技术有限公司，
类型：发明
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