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基于CNN-SLinformer算法的风电机组偏航系统故障预测
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Fault Prediction of Wind Turbine Yaw System Based on CNN-SLinformer Algorithm
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    摘要:

    随着风电产业的快速发展,风电机组故障停机的比例也在上升,其中偏航系统故障尤为突出,占据了总停机时间的近三分之一(28.7%).为减少停机时间和运维费用,本文提出了一种基于SCADA数据的深度学习模型CNN-Smart_Linformer(CNN-SLinformer),用于预测风电机组偏航系统的故障发生时间.该模型通过引入动态自注意力权重计算线性投影矩阵,自适应地捕捉输入序列的变化,显著增强了模型在不同运行环境下的泛化能力.它结合了卷积神经网络(CNN)在局部特征提取的优势与SLinformer在捕捉长期依赖关系的能力.实际风电场SCADA数据的实验结果表明,CNN-SLinformer模型在偏航故障预测任务中显著提高了预测精度,Score降低至144.50,同时模型运行时间更短,为风电场提供了有效的故障预测工具.

    Abstract:

    With the rapid development of the wind power industry, the proportion of wind turbine failures resulting in downtime is also increasing, particularly yaw system failures, which account for nearly one-third (28.7%) of total downtime. To reduce downtime and operational costs, this paper proposes a deep learning model based on SCADA data, named CNN-smart_Linformer (CNN-SLinformer), for predicting the occurrence time of yaw system failures in wind turbines. This model introduces dynamic self-attention weight calculations for the linear projection matrix, allowing it to adaptively capture changes in the input sequence and significantly enhancing the model’s generalization ability in different operating environments. It combines the advantages of convolutional neural networks (CNN) in local feature extraction with the capability of SLinformer to capture long-term dependencies. Experimental results using actual SCADA data from wind farms show that the CNN-SLinformer model significantly improves prediction accuracy for yaw failure tasks, reducing the score to 144.50, while it also has a shorter runtime, providing an effective predictive tool for wind farms.

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火久元 ?,谢东宸 ,常琛 ,李昕.基于CNN-SLinformer算法的风电机组偏航系统故障预测[J].湖南大学学报:自然科学版,2025,52(8):140~150

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  • 在线发布日期: 2025-08-29
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