[发明专利]一种基于随机森林算法预警风机偏航故障的应用方法

说明书

本发明公开了一种基于随机森林算法预警风机偏航故障的应用方法，包括：选取风电机组偏航特征集；获取特征集的历史运行数据，并根据正常态、故障态、告警态将数据分类整理；对数据进行基尼系数特征参数的选择；根据CART算法构建随机森林模型算法；对构建的算法进行评价；将新的实时数据代入构建好的算法模型并得到预测的结果；展示预测结果。本发明可实时预测风电机组偏航系统的故障，抗过拟合，预测准确度高，方法简洁容易实现、结果可信，且排除了人为因素的影响。实现偏航故障早期特征挖掘，从而降低了风力发电机组偏航系统机械故障的不利影响，减少了风机运行隐患，对机组安全稳定运行有重要意义。

技术领域

本发明属于基于大数据、利用随机森林算法预警风电机组偏航故障的技术领域，具体涉及一种基于随机森林算法预警风机偏航故障的应用方法。

背景技术

现在国内正在规模型的建设风电集控基地，风力发电越来越渗透入电力系统当中。对风电机组运行状态的准确预测及故障预警能够有效提升风电机组运行的稳定性。目前，风电机组大多配备了数据采集与监视控制系统(SCADA,Supervisory Control andData Acquisition)，其能够实时采集并记录机组全方位的运行状态信息，为大数据分析风电机组运行状态提供了数据支撑。风电机组偏航系统有三个主要作用。一是跟踪风向变化，与风电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率。二是解缆和纽缆保护，由于风力发电机组可能会持续地往一个方向偏航，为了保证机组悬垂部分的电缆不产生过度的纽绞而使电缆断裂，在电缆达到设计缠绕值时能自动解缆。同时，在偏航到达设计极限值时，能够触发机组停机。三是机组定位，在风向相对稳定时能按照设定值提供锁紧力矩，使机舱稳定在一个方位，保障机组安全稳定运行。鉴于风机偏航系统在风机的安全运行中的重要作用，为了能够实时对风电机组偏航系统进行故障预警，本发明利用历史和实时SCADA系统数据作为样本，选取偏航系统的特征参数，基于CART算法构建随机森林预测模型。由于随机森林算法的抗过拟合，预测准确度高，容易实现等特点，在风机的偏航故障预警中表现较优。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于随机森林算法预警风机偏航故障的应用方法。

一种基于随机森林算法预警风机偏航故障的应用方法，包含以下步骤：

1)创建风力发电机组偏航系统的特征数据参数表，2)获取风电场多台标杆风机偏航正常状态时段的特征数据集，每一条记录数据记为(x_i1,x_i2,x_i3，...,x_in)，i表示为第i台；n＝26，表示表A中的特征参数；记所有正常偏航的风机时段数据为X_z，即其中m为标杆风机的数量；同时构建数量相同的一维标量结果集，记为Y_z；

3)获取风电场多台标杆风机偏航故障状态时段的特征数据集，每一条记录数据记为(g_i1,g_i2,g_i3，...,g_in)，i表示为第i台；n＝26，表示表A中的特征参数；记所有正常偏航的风机时段数据为G_z，即其中m为标杆风机的数量；同时构建数量相同的一维标量结果集，记为Y_g；

4)获取风电场多台标杆风机偏航告警状态时段的特征数据集，每一条记录数据记为(e_i1,e_i2,e_i3，...,e_in)，i表示为第i台；n＝26，表示表A中的特征参数；记所有正常偏航的风机时段数据为E_z，即其中m为标杆风机的数量；同时构建数量相同的一维标量(标量取值“2”)结果集，记为Y_e；