基于CNN-BiGRU的風(fēng)機(jī)葉片故障診斷*

王永平，張蕾，張曉琳，徐立，韓朋，張飛,3

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010；2.包頭醫(yī)學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，內(nèi)蒙古 包頭 014010；3.華北電力大學(xué) 可再生與清潔能源學(xué)院，北京 102206)

風(fēng)能作為可持續(xù)的清潔能源，由于其安全性、穩(wěn)定性及低成本，在可再生能源的未來發(fā)展中發(fā)揮著重要作用.風(fēng)機(jī)葉片是風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的核心部件之一，極易受溫度低的影響而造成葉片結(jié)冰故障.對(duì)風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的結(jié)冰故障診斷，可以提高風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效率和風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行壽命.

目前，風(fēng)機(jī)葉片結(jié)冰故障診斷常采用無損檢測(cè)技術(shù)，其中最突出的是聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)[1]、振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)[2]以及無人機(jī)檢測(cè)技術(shù)[3].除無損檢測(cè)技術(shù)外，還有超聲波[4]、光纖光柵[5]等損傷識(shí)別技術(shù).超聲波主要在風(fēng)機(jī)出廠前的靜態(tài)檢測(cè)中應(yīng)用，聲發(fā)射與振動(dòng)等動(dòng)態(tài)檢測(cè)需要在葉片外加裝傳感器收集葉片動(dòng)態(tài)信息，成本高且容易破壞葉片動(dòng)力學(xué)特性[6]，而無人機(jī)檢測(cè)技術(shù)需要停機(jī)檢測(cè)，且存在續(xù)航時(shí)間短、飛行受環(huán)境因素制約等缺點(diǎn)[7].

SCADA系統(tǒng)作為當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)發(fā)展最為成熟的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，由于其蘊(yùn)含豐富的風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)信息且無需安裝額外的傳感器從而降低監(jiān)測(cè)和維修的成本，因此在大量風(fēng)電設(shè)備中得到應(yīng)用[8].目前基于SCADA數(shù)據(jù)的風(fēng)機(jī)葉片結(jié)冰故障診斷方法常用機(jī)器學(xué)習(xí)方法和深度學(xué)習(xí)方法.文獻(xiàn)[9]采用支持向量機(jī)和隨機(jī)森林模……