本發(fā)明涉及壽命預(yù)測，更具體地說，它涉及一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球?qū)稍偕茉吹男枨蟛粩嘣鲩L，光伏發(fā)電系統(tǒng)作為清潔能源的重要組成部分，其信息化運(yùn)維技術(shù)的發(fā)展也日益受到關(guān)注。由于廣闊的海洋表面受云層遮擋相對較少，能接收到更充足的太陽輻射，并且海洋面積遼闊，不占用寶貴的陸地耕地、森林等土地資源，遠(yuǎn)離人口密集區(qū)，對居民生活的視覺影響較小，出于以上各種考慮，現(xiàn)階段的光伏發(fā)電設(shè)備更傾向于建設(shè)在海上。

2、在近年來，由于光伏電站已經(jīng)迎來了設(shè)備故障、老化發(fā)生的高發(fā)期，為了有效規(guī)避故障甚至連鎖故障風(fēng)險(xiǎn)，提高電站的發(fā)電效率、降低運(yùn)維成本，研究光伏發(fā)電系統(tǒng)的剩余壽命預(yù)測方法具有重要意義。

3、由于海洋環(huán)境中航運(yùn)和通信活動頻繁，可能存在高強(qiáng)度的電磁場，特別是來自雷達(dá)或通信設(shè)備的干擾。這種干擾可能影響光伏系統(tǒng)中的電子部件，尤其是逆變器，導(dǎo)致其性能下降或者加速老化。

4、由于是在海洋上，光伏設(shè)備的金屬框架、支架及逆變器外殼的防護(hù)層逐漸被侵蝕，金屬表面出現(xiàn)微小銹斑與蝕坑，加速設(shè)備結(jié)構(gòu)老化，威脅機(jī)械穩(wěn)定性與電氣絕緣性能。

5、設(shè)備關(guān)鍵連接部位與支撐結(jié)構(gòu)承受交變應(yīng)力，導(dǎo)致金屬疲勞裂紋萌生與擴(kuò)展，尤其在焊接點(diǎn)與螺栓連接處，增加結(jié)構(gòu)斷裂風(fēng)險(xiǎn)，危及設(shè)備整體物理結(jié)構(gòu)完整性。

6、電磁干擾可能導(dǎo)致逆變器內(nèi)部元件受到電磁干擾時(shí)，可能會發(fā)生誤觸發(fā)或錯(cuò)誤的開關(guān)時(shí)序。這些錯(cuò)誤的開關(guān)動作可能導(dǎo)致開關(guān)損耗增加，因?yàn)殚_關(guān)過程未能在預(yù)期的電流或電壓條件下完成，導(dǎo)致更多的能量以熱的形式散失，高溫環(huán)境不僅加劇設(shè)備內(nèi)部電子元件熱老化，致使半導(dǎo)體器件性能參數(shù)漂移、電容漏電增加、電阻阻值變化，還影響逆變器散熱性能，降低散熱效率，進(jìn)一步提升設(shè)備工作溫度，形成惡性循環(huán)，嚴(yán)重影響設(shè)備電氣性能與使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法，解決相關(guān)技術(shù)中由于電磁干擾導(dǎo)致壽命預(yù)測困難的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明提供了一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法，包括以下步驟：

3、步驟100，采集當(dāng)前時(shí)刻的一號綜合信息，一號綜合信息包括：所有光伏發(fā)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、海洋環(huán)境信息、所有逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)、電磁場數(shù)據(jù)；

4、采集數(shù)據(jù)的時(shí)間為：每隔固定時(shí)間間隔采集一次數(shù)據(jù)，時(shí)間間隔的缺省值為1小時(shí)。

5、步驟200，基于電磁干擾因素分別計(jì)算修正后的鹽霧腐蝕速率、修正后的動態(tài)應(yīng)力和修正后的溫度升高量；

6、步驟300，基于一號綜合信息以及修正后的鹽霧腐蝕速率、修正后的動態(tài)應(yīng)力和修正后的溫度升高量生成二號綜合信息；

7、步驟400，基于二號綜合信息生成平面數(shù)據(jù)，平面數(shù)據(jù)包括用于存儲數(shù)據(jù)的面元，一個(gè)面元索引到一個(gè)數(shù)據(jù)對象的串行數(shù)據(jù)流，一個(gè)數(shù)據(jù)對象的串行數(shù)據(jù)流包括n個(gè)按照時(shí)間排序的數(shù)據(jù)單元，第t個(gè)數(shù)據(jù)單元表示該數(shù)據(jù)對象的第t個(gè)時(shí)刻采集的二號綜合信息；

8、步驟500，將平面數(shù)據(jù)輸入到壽命預(yù)測模型，壽命預(yù)測模型包括第一編碼器、第二編碼器、第一全連接層，其中第一編碼器用于輸入串行數(shù)據(jù)流輸出第一識別特征到第二編碼器，第二編碼器輸出第二識別特征到第一全連接層，第一全連接層輸出表示所有光伏發(fā)電設(shè)備的剩余壽命。

9、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，光伏發(fā)電設(shè)備運(yùn)行信息包括：光伏發(fā)電設(shè)備的輸出功率、電壓、電流、溫度、質(zhì)量、阻尼系數(shù)、剛度系數(shù)；

10、海洋環(huán)境信息包括：鹽度、濕度、海浪高度、海浪周期、風(fēng)速、風(fēng)向；

11、逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)包括：逆變器輸入功率、輸出功率、輸入電流、輸出電流、輸入電壓、輸出電壓；

12、電磁場數(shù)據(jù)包括：電磁場強(qiáng)度、電磁場頻率。

13、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，基于電磁干擾因素計(jì)算修正后的鹽霧腐蝕速率，計(jì)算公式如下：

14、；

15、；

16、；

17、其中，表示t時(shí)刻的鹽度，表示t時(shí)刻的濕度，表示t時(shí)刻的鹽霧腐蝕速率，表示t時(shí)刻的協(xié)同作用因子，表示t時(shí)刻的電磁場強(qiáng)度，表示t時(shí)刻的電磁場頻率，表示t時(shí)刻的修正后的鹽霧腐蝕速率，、、、、、分別表示第一、二、三、四、五、六實(shí)驗(yàn)系數(shù)。

18、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，基于電磁干擾因素計(jì)算海浪晃動引起的修正后的動態(tài)應(yīng)力，計(jì)算公式如下：

19、；

20、；

21、；

22、其中，表示t時(shí)刻的海浪高度，表示t時(shí)刻的海浪周期，表示光伏發(fā)電設(shè)備的質(zhì)量，表示阻尼系數(shù)，表示剛度系數(shù)，表示t時(shí)刻的動態(tài)應(yīng)力，表示t時(shí)刻的電磁場強(qiáng)度，表示t時(shí)刻的電磁場頻率，表示t時(shí)刻的疲勞損傷加速因子，表示t時(shí)刻的修正后的動態(tài)應(yīng)力，、、分別表示第七、八、九實(shí)驗(yàn)系數(shù)。

23、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，基于電磁干擾因素計(jì)算修正后的溫度升高量，計(jì)算公式如下：

24、；

25、；

26、；

27、；

28、其中，表示t時(shí)刻的濕度，表示t時(shí)刻的溫度升高量，表示t時(shí)刻的電磁場強(qiáng)度，表示t時(shí)刻的電磁場頻率，表示t時(shí)刻的電磁干擾率損耗，表示t時(shí)刻的熱效應(yīng)疊加因子，表示t時(shí)刻的修正后的溫度升高量，、、、、分別表示第十、十一、十二、十三、十四實(shí)驗(yàn)系數(shù)。

29、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，平面數(shù)據(jù)還包括一個(gè)用于存儲面元索引的數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的關(guān)系列表，關(guān)系列表的第i行第j列的元素值表示第i個(gè)和第j個(gè)面元索引的數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系量化值；

30、關(guān)聯(lián)關(guān)系包括高和低，分別對應(yīng)于兩個(gè)量化值；

31、數(shù)據(jù)對象包括：光伏發(fā)電設(shè)備、環(huán)境、逆變器、電磁場；

32、關(guān)聯(lián)關(guān)系高的數(shù)據(jù)對象定義為：所有光伏發(fā)電設(shè)備以及逆變器和其所在環(huán)境，所有逆變器和其所屬的光伏發(fā)電設(shè)備，電磁場影響的光伏發(fā)電設(shè)備和其對應(yīng)的逆變器。

33、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，二號綜合信息中電磁場數(shù)據(jù)包括：電磁場強(qiáng)度、電磁場頻率、修正后的鹽霧腐蝕速率、修正后的動態(tài)應(yīng)力和修正后的溫度升高量。

34、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，壽命預(yù)測模型訓(xùn)練時(shí)的損失函數(shù)采用均方差損失函數(shù)，計(jì)算公式如下：

35、；

36、其中表示損失值，表示訓(xùn)練樣本總數(shù)，表示第q個(gè)樣本的真實(shí)的剩余壽命年限，表示模型輸出的第q個(gè)樣本的預(yù)測壽命年限。

37、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過優(yōu)先考慮電磁干擾的影響，修正鹽霧腐蝕速率、動態(tài)應(yīng)力和溫度升高量，再根據(jù)修正后的數(shù)據(jù)結(jié)合采集的數(shù)據(jù)對光伏發(fā)電設(shè)備的剩余壽命進(jìn)行更精準(zhǔn)的預(yù)測。

技術(shù)特征：

1.一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，光伏發(fā)電設(shè)備運(yùn)行信息包括：光伏發(fā)電設(shè)備的輸出功率、電壓、電流、溫度、質(zhì)量、阻尼系數(shù)、剛度系數(shù)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，基于電磁干擾因素計(jì)算修正后的鹽霧腐蝕速率，計(jì)算公式如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，基于電磁干擾因素計(jì)算海浪晃動引起的修正后的動態(tài)應(yīng)力，計(jì)算公式如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，基于電磁干擾因素計(jì)算修正后的溫度升高量，計(jì)算公式如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，平面數(shù)據(jù)還包括一個(gè)用于存儲面元索引的數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的關(guān)系列表，關(guān)系列表的第i行第j列的元素值表示第i個(gè)和第j個(gè)面元索引的數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系量化值；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，二號綜合信息中電磁場數(shù)據(jù)包括：電磁場強(qiáng)度、電磁場頻率、修正后的鹽霧腐蝕速率、修正后的動態(tài)應(yīng)力和修正后的溫度升高量。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，壽命預(yù)測模型訓(xùn)練時(shí)的損失函數(shù)采用均方差損失函數(shù)，計(jì)算公式如下：

9.一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，其用于執(zhí)行權(quán)利要求1-8任一所述的一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及壽命預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種面向新能源電站的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法，包括以下步驟：采集當(dāng)前時(shí)刻的一號綜合信息，一號綜合信息包括：所有光伏發(fā)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、海洋環(huán)境信息、所有逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)、電磁場數(shù)據(jù)；基于電磁干擾因素分別計(jì)算修正后的鹽霧腐蝕速率、修正后的動態(tài)應(yīng)力和修正后的溫度升高量；基于一號綜合信息以及修正后的鹽霧腐蝕速率、修正后的動態(tài)應(yīng)力和修正后的溫度升高量生成二號綜合信息；基于二號綜合信息生成平面數(shù)據(jù)；將平面數(shù)據(jù)輸入到壽命預(yù)測模型，輸出表示所有光伏發(fā)電設(shè)備的剩余壽命。本發(fā)明通過考慮電磁干擾對壽命預(yù)測產(chǎn)生的影響，結(jié)合采集的數(shù)據(jù)對光伏發(fā)電設(shè)備的剩余壽命進(jìn)行更精準(zhǔn)的預(yù)測。

技術(shù)研發(fā)人員：董孟力,孫鋒華,余悅嵐,鄒月紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江省通信產(chǎn)業(yè)服務(wù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28