一种陆上风电场的故障诊断方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及风力发电机，具体涉及一种陆上风电场的故障诊断方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、风资源的大规模开发和风电机组容量的增长极大的丰富了风力发电的占比，因此，对风电运维的需求也越来越多。风电站现阶段的运维主要依靠故障检修和定期检修，但随着人工智能技术的发展，部分电站开始采用算法预警和诊断技术，这样的方式可以减少部分电量损失，且能提高人员的运维效率。但是，该方式为一种被动的维护策略，误报率较高。

2、因此，现阶段急需一种准确率较高的故障诊断方式。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种陆上风电场的故障诊断方法、装置、设备及介质，以解决当前故障准确率低的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种陆上风电场的故障诊断方法，方法包括：

3、获取陆上风电场在当前时刻对应的监测数据；将监测数据输入至预构建的数字孪生系统中，利用数字孪生系统对陆上风电场的运行过程进行仿真，得到仿真数据；基于仿真数据和监测数据判断陆上风电场是否发生故障；当陆上风电场发生故障时，基于故障发生时刻对应的仿真数据和监测数据，利用数字孪生系统分析故障发生的原因。

4、本实施例提供的陆上风电场的故障诊断方法，在将当前时刻的监测数据输入至数字孪生系统之后，由数字孪生系统对当前时刻陆上风电场的运行过程进行仿真，得到仿真数据。然后，根据仿真数据和监测数据判断陆上风电场是否发生故障，当确定发生故障时，利用数字孪生系统对故障发生时刻对应的监测数据和仿真数据进行分析，从而得到故障发生的原因。本方案提供的数字孪生系统是同时具备仿真和数据分析的耦合系统，通过仿真得到了更全面丰富的仿真数据，在故障发生时，通过对全面丰富的仿真数据和监测数据进行分析，可以较好的考虑多方面的影响和关联程度，从而确定出更精确的导致故障发生的原因。

5、在一种可选的实施方式中，数字孪生系统的构建方式为：

6、获取陆上风电场的风场风机信息；基于风场风机信息，利用预设工具构建陆上风电场对应的数字孪生系统。

7、在一种可选的实施方式中，数字孪生系统包括设备运行仿真内核和并网仿真内核，将监测数据输入至预构建的数字孪生系统中，利用数字孪生系统中的仿真内核对陆上风电场的运行过程进行仿真，得到仿真数据，包括：

8、将监测数据输入至设备运行仿真内核中，利用设备运行仿真内核仿真陆上风电场中各设备的运行过程，得到运行仿真数据；将运行仿真数据输入至并网仿真内核中，利用并网仿真内核仿真风电的并网过程，得到并网仿真数据；仿真数据包括运行仿真数据和并网仿真数据。

9、本实施例提供的陆上风电场的故障诊断方法，利用数字孪生系统中的两个仿真内核即设备运行仿真内核和并网仿真内核分别对设备的运行过程和并网过程进行仿真，通过上述针对性的仿真过程，可以使得仿真效果更贴近实际情况，并保证了仿真数据的准确性，从而间接保障了故障诊断结果的准确性。

10、在一种可选的实施方式中，基于仿真数据和监测数据判断陆上风电场是否发生故障，包括：

11、将仿真数据和仿真数据所属指标对应的第一故障阈值进行比较，得到第一比较结果；将监测数据和监测数据所属指标对应的第二故障阈值进行比较，得到第二比较结果；基于第一比较结果和第二比较结果判断陆上风电场是否发生故障。

12、在一种可选的实施方式中，利用数字孪生系统分析故障发生的原因，包括：

13、利用自编码器和随机森林算法，对故障发生时刻对应的仿真数据和监测数据进行分析，得到故障发生的原因。

14、在一种可选的实施方式中，运行仿真数据包括转矩、输出电压和输出电流。

15、在一种可选的实施方式中，并网仿真数据包括并网电压和并网电流。

16、第一方面，本发明提供了一种陆上风电场的故障诊断装置，装置包括：

17、获取模块，用于获取陆上风电场在当前时刻对应的监测数据；仿真模块，用于将监测数据输入至预构建的数字孪生系统中，利用数字孪生系统对陆上风电场的运行过程进行仿真，得到仿真数据；判断模块，用于基于仿真数据和监测数据判断陆上风电场是否发生故障；分析模块，用于当陆上风电场发生故障时，基于故障发生时刻对应的仿真数据和监测数据，利用数字孪生系统分析故障发生的原因。

18、在一种可选的实施方式中，仿真模块中构建数字孪生系统的模块包括：

19、获取子模块，用于获取陆上风电场的风场风机信息；构建子模块，用于基于风场风机信息，利用预设工具构建陆上风电场对应的数字孪生系统。

20、在一种可选的实施方式中，仿真模块中的数字孪生系统包括设备运行仿真内核和并网仿真内核，仿真模块，包括：

21、第一仿真子模块，用于将监测数据输入至设备运行仿真内核中，利用设备运行仿真内核仿真陆上风电场中各设备的运行过程，得到运行仿真数据；第二仿真子模块，用于将运行仿真数据输入至并网仿真内核中，利用并网仿真内核仿真风电的并网过程，得到并网仿真数据；仿真数据包括运行仿真数据和并网仿真数据。

22、在一种可选的实施方式中，判断模块，包括：

23、第一比较子模块，用于将仿真数据和仿真数据所属指标对应的第一故障阈值进行比较，得到第一比较结果；第二比较子模块，用于将监测数据和监测数据所属指标对应的第二故障阈值进行比较，得到第二比较结果；判断子模块，用于基于第一比较结果和第二比较结果判断陆上风电场是否发生故障。

24、在一种可选的实施方式中，分析模块，包括：

25、分析子模块，用于利用自编码器和随机森林算法，对故障发生时刻对应的仿真数据和监测数据进行分析，得到故障发生的原因。

26、在一种可选的实施方式中，第一仿真子模块中的运行仿真数据包括转矩、输出电压和输出电流。

27、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的陆上风电场的故障诊断方法。

28、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的陆上风电场的故障诊断方法。

技术特征：

1.一种陆上风电场的故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字孪生系统的构建方式为：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述数字孪生系统包括设备运行仿真内核和并网仿真内核，所述将所述监测数据输入至预构建的数字孪生系统中，利用所述数字孪生系统中的仿真内核对所述陆上风电场的运行过程进行仿真，得到仿真数据，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述仿真数据和所述监测数据判断所述陆上风电场是否发生故障，包括：

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述利用所述数字孪生系统分析所述故障发生的原因，包括：

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述运行仿真数据包括转矩、输出电压和输出电流。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述并网仿真数据包括并网电压和并网电流。

8.一种陆上风电场的故障诊断装置，其特征在于，所述装置包括：

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，仿真模块中构建数字孪生系统的模块包括：

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述仿真模块中的所述数字孪生系统包括设备运行仿真内核和并网仿真内核，所述仿真模块，包括：

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述判断模块，包括：

12.根据权利要求8或11所述的装置，其特征在于，所述分析模块，包括：

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一仿真子模块中的所述运行仿真数据包括转矩、输出电压和输出电流。

14.一种计算机设备，其特征在于，包括：

15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的陆上风电场的故障诊断方法。

技术总结
本发明涉及风力发电机技术领域，公开了一种陆上风电场的故障诊断方法、装置、设备及介质，本发明在将当前时刻的监测数据输入至数字孪生系统之后，由数字孪生系统对当前时刻陆上风电场的运行过程进行仿真，得到仿真数据。然后，根据仿真数据和监测数据判断陆上风电场是否发生故障，当确定发生故障时，利用数字孪生系统对故障发生时刻对应的监测数据和仿真数据进行分析，从而得到故障发生的原因。本方案提供的数字孪生系统是同时具备仿真和数据分析的耦合系统，通过仿真得到了更全面丰富的仿真数据，在故障发生时，通过对全面丰富的仿真数据和监测数据进行分析，可以较好的考虑多方面的影响和关联程度，从而确定出更精确的导致故障发生的原因。

技术研发人员：苏营,邹祖冰,王罗,胡景朋,吴海飞,周登科
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4