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具有注意力机制的CNN-GRU模型在风电机组异常状态预警中的应用
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作者 马良玉 胡景琛 +1 位作者 段晓冲 黄日灏 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第3期374-383,共10页
针对风电机组长期在恶劣环境中工作导致故障频发的问题,提出一种具有注意力机制的卷积神经网络(CNN)及门控循环单元(GRU)的异常工况预警方法.利用快速密度峰值聚类和局部离群因子算法对风电机组数据采集与监控系统中的异常数据进行清洗... 针对风电机组长期在恶劣环境中工作导致故障频发的问题,提出一种具有注意力机制的卷积神经网络(CNN)及门控循环单元(GRU)的异常工况预警方法.利用快速密度峰值聚类和局部离群因子算法对风电机组数据采集与监控系统中的异常数据进行清洗,结合机理分析及极端梯度提升(XGBoost)算法对特征重要性的评估确定模型的输入输出参数,进而采用具有注意力机制的CNN-GRU模型建立风电机组正常运行工况的性能预测模型.以该预测模型为基础,利用时移滑动窗口构建风电机组状态评价指标,并结合统计学中的区间估计法确定预警阈值,最终实现机组异常工况预警.应用某风电机组真实历史故障数据进行实验,结果表明,本文所提方法能够准确地对异常状态进行提前识别和预警,有利于运维人员及时处理故障,保证机组安全稳定运行. 展开更多
关键词 风电机组 卷积神经网络 门控循环单元 注意力机制 故障预警
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基于改进特征交叉算法的风电机组齿轮箱状态监测
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作者 刘长良 田雯雯 +2 位作者 张书瑶 尹磊 刘帅 《动力工程学报》 北大核心 2025年第7期1072-1081,1090,共11页
针对风电机组监控与数据采集(SCADA)数据间存在的非线性关联问题,引入特征交叉机制并进行改进,将其应用于风电机组齿轮箱状态监测领域。首先,提出一种两阶段交叉特征选择方法,该方法综合考虑了变量间的因果性、相关性及数据分布差异,以... 针对风电机组监控与数据采集(SCADA)数据间存在的非线性关联问题,引入特征交叉机制并进行改进,将其应用于风电机组齿轮箱状态监测领域。首先,提出一种两阶段交叉特征选择方法,该方法综合考虑了变量间的因果性、相关性及数据分布差异,以筛选具有强隐藏关联且低冗余度的特征进行交叉;其次,对因子分解机进行改进,仅将交叉特征组内的基准变量与其余变量进行交叉,在生成合理交叉特征的同时显著缩短了生成时间;最后,将改进特征交叉算法用于某风电场齿轮箱状态监测任务中。结果表明:所提方法与五种模型相结合均能取得优异效果,显著提升了模型监测性能。 展开更多
关键词 非线性 特征交叉 转移熵 因子分解机 状态监测
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基于改进实例学习算法的风电机组齿轮箱状态监测 被引量:2
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作者 张书瑶 刘长良 +2 位作者 王梓齐 刘帅 刘卫亮 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1620-1631,共12页
风电机组齿轮箱的运行过程是复杂的非线性过程,采用实例学习(IBL)算法建立模型可有效对其进行状态监测。针对实例学习模型对训练数据质量敏感的特点,提出综合考虑多种性质的两步主动学习样本选择方法。首先提出一种基于拉丁超立方体抽... 风电机组齿轮箱的运行过程是复杂的非线性过程,采用实例学习(IBL)算法建立模型可有效对其进行状态监测。针对实例学习模型对训练数据质量敏感的特点,提出综合考虑多种性质的两步主动学习样本选择方法。首先提出一种基于拉丁超立方体抽样思想的网格划分初始样本选取方法,并基于z-score方法剔除其中的离群点。然后第一步基于信息性和代表性的综合得分选出候选样本来避免离群点影响,第二步基于多样性使第一步的候选样本稀疏化,从而避免冗余点影响。最后,基于指数加权移动平均控制图对实例学习回归模型输出的残差进行分析,并根据故障率对风电机组齿轮箱实现状态监测。利用某风电机组实际故障数据进行验证。结果表明:所提出的方法能选出优质样本,模型精度在验证集上较未改进前有所提升,且运算效率提升约50%,可实现齿轮箱异常的早期预警。 展开更多
关键词 风电机组齿轮箱 状态监测 样本选择 主动学习算法 拉丁超立方体抽样 实例学习算法
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基于改进生成对抗网络和Swin Transformer的样本不均衡轴承故障诊断 被引量:1
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作者 马良玉 黄日灏 +3 位作者 段晓冲 胡景琛 高海天 马进 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第4期528-537,共10页
深度学习由于其强大的特征提取能力被广泛应用于故障诊断领域,但在实际生产过程中,故障样本数量通常远低于正常样本,从而导致故障诊断模型的分类准确率下降.为此,本文提出一种基于改进循环生成对抗网络和Swin Transformer的样本不均衡... 深度学习由于其强大的特征提取能力被广泛应用于故障诊断领域,但在实际生产过程中,故障样本数量通常远低于正常样本,从而导致故障诊断模型的分类准确率下降.为此,本文提出一种基于改进循环生成对抗网络和Swin Transformer的样本不均衡轴承故障诊断方法,并以旋转机械滚动轴承振动故障诊断为例对方法进行验证.首先,将原始振动信号的时频图作为循环生成对抗网络的输入;然后,为克服训练不稳定、模型不能及时收敛等问题,引入谱归一化和权值衰减,利用改进的循环生成对抗网络生成更多的故障样本;最后,采用Swin Transformer模型来进行故障诊断,并与随机森林(RF)、堆叠自编码器(SAE)、支持向量机(SVM)、卷积神经网络(CNN)进行对比.在美国凯斯西储大学(CWRU)轴承故障数据集进行多组不同的故障样本生成与故障诊断实验,结果表明,本文方法可以在训练样本数量较少时生成质量较高的合成样本,与其他方法相比,Swin Transformer模型故障诊断精度更高,在不平衡数据的故障诊断方面具有很大的潜力. 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 不平衡样本 循环生成对抗网络 深度学习
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绿电交易场景下计及温控负荷的高铁站两阶段调度策略 被引量:1
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作者 陈文颖 刘洋 +3 位作者 刘卫亮 张晓雷 王昕 康佳垚 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期547-556,共10页
考虑绿电交易场景下清洁能源出力的不确定性和负载的波动性,基于随机模型预测控制提出一种计及温控负荷的高铁站两阶段能量优化调度策略。首先,根据热功率平衡原理,建立符合高铁站特性的温控负荷模型,并引入此温控系统参与高铁站两阶段... 考虑绿电交易场景下清洁能源出力的不确定性和负载的波动性,基于随机模型预测控制提出一种计及温控负荷的高铁站两阶段能量优化调度策略。首先,根据热功率平衡原理,建立符合高铁站特性的温控负荷模型,并引入此温控系统参与高铁站两阶段调度;其次,应用多元正态分布描述随机变量误差间的概率相关性,采用蒙特卡洛抽样和基于概率距离的场景快速削减方法生成高铁站日内绿电、光伏和负荷的典型场景,基于模型预测控制应用典型场景对日内高铁站用电系统进行滚动优化调度;最后以某高铁站为算例,分析典型季节下引入此温控模型的调度结果,验证所提模型在改善高铁站经济运行、新能源消纳等方面的优势及所提两阶段调度策略的鲁棒性。 展开更多
关键词 清洁能源 需求响应 蒙特卡洛抽样 绿电交易 温控负荷 随机模型预测控制
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基于两阶段多维数据生成与实时健康指数的风机齿轮箱故障预警 被引量:1
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作者 马同旭 刘帅 +1 位作者 刘卫亮 刘长良 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期266-276,共11页
针对风电机组关键部件维护时准确率与虚警率难以平衡的问题,提出一种基于两阶段多维数据生成与实时健康指数的风电机组齿轮箱故障预警方法。首先,为反映风速对机组运行状态影响,提出一种基于历史风速的高斯混合隐马尔科夫模型对风速进... 针对风电机组关键部件维护时准确率与虚警率难以平衡的问题,提出一种基于两阶段多维数据生成与实时健康指数的风电机组齿轮箱故障预警方法。首先,为反映风速对机组运行状态影响,提出一种基于历史风速的高斯混合隐马尔科夫模型对风速进行短期预测;然后,为提高预警准确度,提出一种基于两阶段多维数据生成的实时动态阈值设定方法,依据预测风速序列和生成器形成当前时刻油温阈值区间;最后,综合齿轮箱油温实际值和健康状态判别器输出,确定风电机组齿轮箱是否处于异常状态。实际数据的仿真结果表明,所提方法可有效降低虚警率,提前17 h预警风电机组齿轮箱潜在故障。 展开更多
关键词 风电机组 数据采集与监控系统 生成对抗网络 隐马尔科夫模型 风速预测 故障预警
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