[发明专利]一种融合多源异构监测数据的风电传动系统健康评估方法

权利要求书

1.一种融合多源异构监测数据的风电传动系统健康评估方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：从风电机组分别获取传动系统SCADA多变量数据和CMS多通道振动数据，所述的SCADA多变量数据和CMS多通道振动数据来自于同时段数据；

步骤S2：分别将步骤S1所述的SCADA多变量时间序列数据和CMS多通道振动信号输入到多视角卷积特征学习网络和多通道振动特征学习网络进行特征提取,得到SCADA时空融合特征和CMS振动多通道融合特征；

步骤S3：将步骤S2得到的SCADA时空融合特征和CMS多通道振动融合特征输入到基于残差注意力的动态融合模块进行信息融合；

步骤S4：将步骤S3得到的多源时空融合特征输入到基于单分类优化目标函数，训练得到基于超球体的健康评估模型；所述的超球体模型是指，计算找到一个在映射特征空间内尽可能容纳所有正常训练样本的体积最小的超球，其半径为R，中心为c；

步骤S5：将在线测试样本到训练好的超球体模型中，计算得到该样本数据距超球中心的距离值D；定义健康因子HI，其为超球体半径R与待测数据距离超球体中心的距离值D的相对距离指数：

当系统健康时，HI1；当发生故障异常时，HI1，并且HI值偏离1的程度越大，退化程度越严重，从而可以评估健康状态。

2.根据权利要求1中所述的一种融合多源异构监测数据的风电传动系统健康评估方法，其特征在于：步骤S1中SCADA多变量数据包括风速、有功功率、转子转速、主轴承温度、齿轮箱油温、齿轮箱轴承温度、发电机前轴承温度、发电机后轴承温度、发电机绕组温度、发电机转速、油液压力、环境温度等参数；CMS多通道振动数据包括主轴承振动、齿轮箱低速轴振动、齿轮箱中间轴振动、齿轮箱高速轴振动、发电机驱动端振动和发电机非驱动端振动。

3.根据权利要求1中所述的一种融合多源异构监测数据的风电传动系统健康评估方法，其特征在于：步骤S2中所述的多视角时空特征学习网络是对包含k个传感器变量的SCADA数据首先通过多视角卷积核对其进行空间特征提取，所述的多视角卷积核包括全局视角卷积核C1、空洞视角卷积核C2和局部视角卷积核C3，其中C1卷积核大小为k×1，C2空洞卷积核大小为p×1(pk)且空洞率为2，C3卷积核大小为p×1(pk)；然后将提取得到的空间特征向量输入到双向门控循环单元模块再进行时间维度的特征提取，最后进行拼接得到SCADA时空融合特征；

所述的多通道振动特征学习网络是先利用对包含n个通道的振动信号的每个通道进行时间维度的卷积特征学习，其卷积核大小为1×q，得到n个一维特征向量，然后对这些特征向量在通道维度上进行加权融合，卷积核大小为1×1×n，卷积核个数为m，得到m个融合后的一维特征向量，并进行拼接得到CMS振动多通道融合特征。

4.根据权利要求1中所述的一种融合多源异构监测数据的风电传动系统健康评估方法，其特征在于：步骤S3中所述的基于残差注意力的动态融合模块是将SCADA和CMS数据特征经过多层感知机进行特征变换学习得到每个特征维度对应的注意力权重，然后将原始特征与注意力权重相乘得到加权融合后的特征输出；并设计残差连接将原始SCADA和CMS特征与加权后的特征进行加和得到最终多源时空融合特征。