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专利号: 2019109869528
申请人: 东北电力大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于特征自适应选择和WDNN的风电爬坡事件预测方法,其特征在于,包括下述步骤:

步骤1:从风电场中的数据采集与监视控制系统中以采样周期Δt按时序提取时间L1内

0 0 0

的风机有功功率和空气温度的原始数据,构成风机运行原始数据集PT={(P(tn) ,T(tn))|n=1,2,...,N};其中,tn为第n个采样点对应的时间,N为采样点总数,tn+1‑tn=Δt,L1=(N‑

0 0

1)Δt,P(tn) 为tn时刻风机有功功率的原始数据,T(tn) 为tn时刻空气温度的原始数据;

0

步骤2:对风机运行原始数据集PT 进行归一化处理,得到风机运行数据集为PT={(P(tn),T(tn))|n=1,2,...,N};其中,P(tn)、T(tn)分别为归一化处理后的风机有功功率数据、空气温度数据;

步骤3:计算tm时刻风电爬坡事件的爬坡率CR(tm)和类别标签r(tm),构建风电爬坡事件的样本集为

其中, 为tm时刻风电爬坡事件的样本,l∈{1,2,...,L},a、b、L均为预设的整数参数, 为tm时刻及tm时刻之前a个采样点的风机有功功率数据及空气温度数据构成的有功功率‑温度数据集,步骤4:基于特征自适应选择方法,从样本集PTr中选取与风电爬坡事件相关的样本构*

成相关样本集 其中,TIME为相关样本集PTr 中类别标签对应的时刻的集合;

*

步骤5:对相关样本集PTr 中每个样本 中有功功率数据构成的信号xs={P(ts‑a),...,P(ts‑2),P(ts‑1),P(ts)}进行小波分解;

步骤5.1:初始化i=0、分解总层数为I,令第0层的低频信号为步骤5.2:令i=i+1;

步骤5.3:对第i‑1层的低频信号 进行分解,得到第i层的低频信号为 高频信号为 其中,L、H分别为低通滤波器、高通滤波器,分别为信号 在ts时刻的信号值;

步骤5.4:若i<I,则返回步骤5.2;若i≥I,则留存每一层分解得到的高频信号及最后一层分解得到的低频信号

*

步骤6:将相关样本集PTr 中每个样本 分解得到的信号与温度数据{T(ts‑a),...,T(ts‑2),T(ts‑1),T(ts)}、类别标签数据r(ts)进行组合,得到ts时刻分解后的样本为形成分解后的风电爬坡事件的样

本集为

步骤7:以样本集DATA中除类别标签之外的变量为输入、类别标签为输出,构建基于DNN的风电爬坡事件第二预测模型,利用样本集DATA对基于DNN的风电爬坡事件第二预测模型进行训练;

步骤8:实时从风电场中的数据采集与监视控制系统中以采样周期Δt按时序提取时间L2内的风机有功功率和空气温度的原始数据,构成时间L2内的风机运行原始数据集,对时间L2内的风机运行原始数据集进行步骤2至步骤6中相同的处理,得到分解后的风电爬坡事件的样本集DATA',将样本集DATA'中每个样本的除类别标签之外的数据输入训练后的基于DNN的风电爬坡事件第二预测模型中,输出样本集DATA'中每个样本里最大时刻的风电爬坡事件的类别标签;其中,

2.根据权利要求1所述的基于特征自适应选择和WDNN的风电爬坡事件预测方法,其特征在于,所述步骤2中,归一化处理的方法为Min‑max方法,其中,Pmin=0,Pmax=110%×Pe,Pe为风机额定功率,Tmin、Tmax分别为风机所在地5年内的空气最低温度、空气最高温度。

3.根据权利要求1所述的基于特征自适应选择和WDNN的风电爬坡事件预测方法,其特征在于,所述步骤3中,

计算tm时刻风电爬坡事件的爬坡率为其中,c为预设的整数参数;

计算tm时刻风电爬坡事件的类别标签为其中,r(tm)=0代表tm时刻未发生爬坡事件,r(tm)=1代表tm时刻发生上行爬坡事件,r(tm)=‑1代表tm时刻发生下行爬坡事件,PRR为预设的爬坡率阈值。

4.根据权利要求1所述的基于特征自适应选择和WDNN的风电爬坡事件预测方法,其特征在于,所述步骤4包括下述步骤:*

步骤4.1:初始化相关样本集PTr为空集、时间集合TIME为空集、迭代次数G=1、最大迭代次数为Gmax,将样本集PTr中类别标签对应的时刻在时间窗口B内的样本组成测试样本集;

步骤4.2:以当前时刻及当前时刻之前a个采样点的风机有功功率及空气温度为输入、当前时刻的类别标签为输出,构建基于DNN的风电爬坡事件第一预测模型;

步骤4.3:计算每个样本中有功功率‑温度数据集 与类别标签之间的Pearson相关性,将样本集PTr中的样本按照Pearson相关性由大到小进行排序,得到排序后的样本集PTr';

*

步骤4.4:添加样本集PTr'中的第G个样本到相关样本集PTr中、第G个样本中类别标签*

对应的时刻到时间集合TIME中,利用相关样本集PTr 对基于DNN的风电爬坡事件第一预测模型进行训练,将测试样本集中每个样本的有功功率‑温度数据集输入训练后的基于DNN的风电爬坡事件第一预测模型,得到第G次迭代的预测标签,将预测标签与实际标签进行比较,计算第G次迭代的误差率为 其中,NG为第G次迭代的预测标签中预测错误的个数,NB为测试样本集中的样本总数;

步骤4.5:令G=G+1,执行步骤4.4;

步骤4.6:判断本次迭代的误差率相对于上次迭代的误差率是否减小:若减小,则进入*

步骤4.7;若不减小,则从相关样本集PTr中去掉本次迭代添加的样本、从时间集合TIME中去掉本次迭代添加的样本中类别标签对应的时刻,进入步骤4.7;

步骤4 .7:若G

5.根据权利要求1所述的基于特征自适应选择和WDNN的风电爬坡事件预测方法,其特征在于,所述步骤4包括下述步骤:*

步骤4.1:初始化相关样本集PTr为空集、时间集合TIME为空集、迭代次数G=1、最大迭代次数为Gmax,将样本集PTr中类别标签对应的时刻在时间窗口B内的样本组成测试样本集;

步骤4.2:以当前时刻及当前时刻之前a个采样点的风机有功功率及空气温度为输入、当前时刻的类别标签为输出,构建基于DNN的风电爬坡事件第一预测模型;

*

步骤4.3:从样本集PTr中随机选取一个未被选取过的样本添加到相关样本集PTr中、添*

加该样本对应的时刻到时间集合TIME中,利用相关样本集PTr 对基于DNN的风电爬坡事件第一预测模型进行训练,将测试样本集中每个样本的有功功率‑温度数据集输入训练后的基于DNN的风电爬坡事件第一预测模型,得到第G次迭代的预测标签,将预测标签与实际标签进行比较,计算第G次迭代的误差率为 其中,NG为第G次迭代的预测标签中预测错误的个数,NB为测试样本集中的样本总数;

步骤4.4:令G=G+1,执行步骤4.3;

步骤4.5:判断本次迭代的误差率相对于上次迭代的误差率是否减小:若减小,则进入*

步骤4.6;若不减小,则从相关样本集PTr中去掉本次迭代添加的样本、从时间集合TIME中去掉本次迭代添加的样本中类别标签对应的时刻,进入步骤4.6;

步骤4 .6:若G