一种水电机组定子线圈温度预警方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种水电机组定子线圈温度预警方法及系统，属于水电机组状态评估与预警领域，方法包括：获取整体温度趋势数据和周期温度趋势数据；基于运行状态损失函数的GRU温度预测模型，获取机组当前运行阶段未来时刻的预测温度值；计算历史误差的标准差、均值和置信度；当历史误差的标准差小于预设标准差，结合机组当前运行阶段未来时刻的预测温度值，判断是否进行温度预警；当历史误差的标准差大于预设标准差，则结合置信度和当前运行阶段未来时刻的预测温度值，判断是否进行温度预警。本发明专利技术提高了模型训练的效果，同时也降低了环境温度对温度误报警的影响。温度对温度误报警的影响。温度对温度误报警的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种水电机组定子线圈温度预警方法及系统


[0001]本专利技术属于水电机组状态评估与预警领域，更具体地，涉及一种水电机组定子线圈温度预警方法及系统。

技术介绍

[0002]水电机组相关部件的运行温度是水电站运行监测中重要的非电气量监控参数，运行温度与机组的运行状态和部件的工作寿命密切相关，能够直观反映机组是否正常稳定运转。研究针对水电机组运行温度的预测及预警方法，对于实现设备预测性维护，减少不必要损失，具有十分重要的实际意义。然而，受环境温度变化影响，机组运行温度在一年中会呈现出截然不同的特征，这些特征差异会影响到预测模型的效果。此外，机组温度与机组运行状态直接相关，随着机组频繁的开停机过程，机组温度也会呈现出相应地周期性变化，只有使模型深度挖掘出温度随机运行状态的变化，才能提高模型的预测精度。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种水电机组定子线圈温度预警方法及系统，旨在解决现有的水电机组定子线圈温度预警方法中存在预测精度不足以及受环境温度影响，导致误报警次数多的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种水电机组定子线圈温度预警方法，包括以下步骤：
[0005]S1：根据水电机组定子绕组温度变化的特征，将原始温度序列周期化处理，并使用STL分解方法将周期化后的原始温度序列进行分解，获取整体温度序列和周期温度序列；
[0006]S2：对整体温度序列滤波处理，将滤波后的残差以及STL分解方法分解后的残差加入至周期温度序列中，获取周期温度趋势数据；
[0007]S3：将机组当前运行阶段的周期温度趋势数据中若干历史温度实际值输入至基于运行状态损失函数的GRU温度预测模型中，输出机组当前运行阶段的未来若干时刻的预测温度值；
[0008]S4：将机组历史运行阶段的温度变化划分为温度上升阶段和温度稳定阶段，确定在温度上升阶段当前运行阶段温度预测点在当前运行阶段和历史运行阶段中的位置，计算历史温度预测值与历史温度实际值的误差，以及计算历史误差的标准差、均值和置信度；
[0009]S5：当历史误差的标准差小于预设标准差，则对系统误差进行校正，结合机组当前运行阶段未来时刻的预测温度值，判断是否进行温度预警；当历史误差的标准差大于预设标准差，则结合置信度和当前运行阶段未来时刻的预测温度值，判断是否进行温度预警。
[0010]进一步优选地，将原始温度序列周期化处理的方法为：
[0011]根据机组运行次数和每次运行的实际时长计算机组平均运行时间；
[0012]若机组的运行时间多于机组平均运行时间，则将机组运行时间多于平均运行时间的时间段对应原始温度序列除去；若机组的运行时间少于机组平均运行时间，则将机组运
行时间少于平均运行时间的时间段进行温度补齐，补齐的温度数值为机组运行阶段温度达到稳定后的均值温度。
[0013]进一步优选地，GRU温度预测模型的损失函数包括均方误差损失函数和运行状态损失函数；运行状态损失函数包括平均温度损失函数、温度上升占比损失函数、最高温度损失函数和中位温度损失函数；
[0014]平均温度损失函数用于计算单次机组运行过程中实际温度平均值与预测温度平均值之间误差；温度上升占比损失函数用于计算机组当前运行阶段中温度上升所用时间占所有时间的比值；最高温度损失函数用于计算当前运行阶段中实际温度最高值和预测温度最高值的误差；中位数温度损失函数用于计算当前运行阶段中实际温度的中位数值和预测温度中位数值的误差。
[0015]进一步优选地，温度上升阶段的结束条件为连续的相邻五个温度预测点平均温度之间的变化不超过0.1℃。
[0016]进一步优选地，计算历史误差的标准差、均值和置信度的方法，包括以下步骤：
[0017]计算若干历史运行阶段和当前运行阶段中每个温度预测点在周期温度趋势数据中的位置；
[0018]在历史运行阶段中寻找与当前运行阶段中温度预测点相同位置的温度预测点，根据历史运行阶段中温度预测点处的历史温度预测值与历史温度实际值，计算预测误差以及置信度；
[0019]计算历史运行阶段中温度预测点的误差均值和标准差。
[0020]在历史运行阶段中任意一个温度预测点所处位置为：
[0021][0022]其中，历史运行阶段中温度上升阶段为t～t+T
ir
；t
′
表示历史运行阶段中温度预测点的时间；
[0023]在当前运行阶段中温度预测点所处位置为：
[0024][0025]其中，t
″
表示当前运行阶段中温度预测点时间；T
r
表示当前运行阶段中的温度上升时间；分别为五个历史运行阶段中的温度上升时间。
[0026]进一步优选地，温度预警规则为：
[0027][0028]其中，为历史运行阶段中温度预测点的标准差；C为温度预测点的置信度；表示当前运行阶段中未来时刻的预测温度值；TH表示阈值；为温度预测点的误差均值。
[0029]另一方面，本专利技术提供了一种水电机组定子线圈温度预警系统，包括：
[0030]温度序列周期化处理模块，用于根据水电机组定子绕组温度变化的特征，将原始温度序列周期化处理；
[0031]STL分解模块，用于使用STL分解方法将周期化后的原始温度序列进行分解，获取整体温度序列和周期温度序列；
[0032]滤波模块，用于对整体温度序列滤波处理；
[0033]加法模块，用于将滤波后的残差以及STL分解方法分解后的残差加入至周期温度序列中，获取周期温度趋势数据；
[0034]GRU温度预测模块，其内设置有基于运行状态损失函数的GRU温度预测模型，用于以将机组当前运行阶段的周期温度趋势数据中若干历史温度实际值为输入，输出机组当前运行阶段未来时刻的预测温度值；
[0035]误差参数计算模块，用于将机组历史运行阶段的温度变化划分为温度上升阶段和温度稳定阶段，在温度上升阶段根据温度预测点在历史运行阶段中的位置计算历史温度预测值与历史温度实际值的误差，以及计算历史误差的标准差、均值和置信度；
[0036]温度预警模块，用于当历史误差的标准差小于预设标准差，则对系统误差进行校正，结合机组当前运行阶段未来时刻的预测温度值，判断是否进行温度预警；当历史误差的标准差大于预设标准差，则结合置信度和当前运行阶段未来时刻的预测温度值，判断是否进行温度预警。
[0037]进一步优选地，GRU温度预测模型的损失函数包括均方误差损失函数和运行状态损失函数；运行状态损失函数包括平均温度损失函数、温度上升占比损失函数、最高温度损失函数和中位温度损失函数；
[0038]所述平均温度损失函数用于计算单次机组运行过程中实际温度平均值与预测温度平均值之间误差；温度上升占比损失函数用于计算机组当前运行阶段中温度上升所用时间占所有时间的比值；最高温度损失函数用于计算当前运行阶段中实际温度最高值和预测温度最高值的误差；中位数温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水电机组定子线圈温度预警方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据水电机组定子绕组温度变化的特征，将原始温度序列周期化处理，并使用STL分解方法将周期化后的原始温度序列进行分解，获取整体温度序列和周期温度序列；S2：对整体温度序列滤波处理，将滤波后的残差以及STL分解方法分解后的残差加入至周期温度序列中，获取周期温度趋势数据；S3：将机组当前运行阶段的周期温度趋势数据中若干历史温度实际值输入至基于运行状态损失函数的GRU温度预测模型中，输出机组当前运行阶段未来时刻的预测温度值；S4：将机组历史运行阶段的温度变化划分为温度上升阶段和温度稳定阶段，确定在温度上升阶段当前运行阶段温度预测点在历史运行阶段中的位置，计算历史温度预测值与历史温度实际值的误差，以及计算历史误差的标准差、均值和置信度；S5：当历史误差的标准差小于预设标准差，则对系统误差进行校正，结合机组当前运行阶段未来时刻的预测温度值，判断是否进行温度预警；当历史误差的标准差大于预设标准差，则结合置信度和当前运行阶段未来时刻的预测温度值，判断是否进行温度预警。2.根据权利要求1所述的水电机组定子线圈温度预警方法，其特征在于，将原始温度序列周期化处理的方法为：根据机组运行次数和每次运行的实际时长计算机组平均运行时间；若机组的运行时间多于机组平均运行时间，则将机组运行时间多于平均运行时间的时间段对应原始温度序列除去；若机组的运行时间少于机组平均运行时间，则将机组运行时间少于平均运行时间的时间段进行温度补齐，补齐的温度数值为机组运行阶段温度达到稳定后的均值温度。3.根据权利要求2所述的水电机组定子线圈温度预警方法，其特征在于，所述GRU温度预测模型的损失函数包括均方误差损失函数和运行状态损失函数；运行状态损失函数包括平均温度损失函数、温度上升占比损失函数、最高温度损失函数和中位温度损失函数；所述平均温度损失函数用于计算单次机组运行过程中实际温度平均值与预测温度平均值之间误差；温度上升占比损失函数用于计算机组当前运行阶段中温度上升所用时间占所有时间的比值；最高温度损失函数用于计算当前运行阶段中实际温度最高值和预测温度最高值的误差；中位数温度损失函数用于计算当前运行阶段中实际温度的中位数值和预测温度中位数值的误差。4.根据权利要求1至3任一所述的水电机组定子线圈温度预警方法，其特征在于，温度上升阶段的结束条件为连续的相邻五个温度预测点平均温度之间的变化不超过0.1℃。5.根据权利要求3所述的水电机组定子线圈温度预警方法，其特征在于，计算历史误差的标准差、均值和置信度的方法，包括以下步骤：计算若干历史运行阶段和当前运行阶段中每个温度预测点在周期温度趋势数据中的位置；在历史运行阶段中寻找与当前运行阶段中温度预测点相同位置的温度预测点，根据历史运行阶段中温度预测点处的历史温度预测值与历史温度实际值，计算预测误差以及置信度；计算历史运行阶段中温度预测点的误差均值和标准差。6.根据权利要求5所述的水电机组定子线圈温度预警方法，其特征在于，历史运行阶段
中任意一个温度预测...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超顺，吴一凡，陈鹏，余甜，肖湘曲，黄洁，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：