• شماره ركورد
    34731
  • پديد آورنده

    علي فضلي

  • عنوان
    تشخيص و جداسازي داده محور عيب در توربين هاي بادي مقاوم نسبت به عدم توازن داده ها
  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي برق - كنترل
  • سال تحصيل
    1398
  • تاريخ دفاع
    1404/11/27
  • استاد راهنما
    دكتر جواد پشتان
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    برق
  • چكيده
    به منظور بهبود قابليت اطمينان توربين هاي بادي، جلوگيري از حوادث جدي، كاهش هزينه هاي تعمير و نگهداري و افزايش بهره وري، تشخيص و جداسازي موثر عيب اين مبدل هاي انرژي باد از اهميت ويژه اي برخوردار است. با توجه به دشواري هاي مدلسازي سيستم، اثرات غيرخطي بودن، وجود عدم قطعيت ها و در دسترس بودن داده هاي حسگرهاي سيستم اسكاداي توربين هاي بادي روش هاي تشخيص عيب داده محور توربين هاي بادي با اقبال زيادي مواجه شده اند. در اين رساله با استفاده از داده هاي اسكاداي توربين بادي و با بهره گيري از دسته بند KNN و مدل تركيبي آن به ترتيب تشخيص و جداسازي عيب و پيش بيني عيب به صورتي موثر صورت مي گيرد. ابتدا داده هاي بهره برداري با استفاده از مجموعه داده هاي وضعيت و هشدار اسكاداي توربين بادي برچسب گذاري شده و مجموعه داده برچسب گذاري شده پس از حذف داده هاي نامعتبر، انتخاب و استانداردسازي ويژگي ها براي آموزش و ارزيابي مدل ارائه شده استفاده خواهد شد. پارامترهاي مدل با استفاده از روش ارزيابي 10 دسته اي انتخاب مي گردد و آموزش دسته بند با روش بيرون گذاري و نسبت 80-20 انجام مي شود. با استفاده از ايده پنجره زماني، مسئله پيش بيني عيب نيز در قالب مسئله تشخيص عيب ساده مي گردد. يك معيار براي مقاوم بودن دسته بند KNN در برابر عدم توازن داده ها بر مبناي فواصل مشاهدات دسته ها ارائه مي گردد كه نشان مي دهد عدم توازن داده‌ها كه در مجموعه داده‌هاي واقعي رايج است، عملكرد مدل پيشنهادي را تحت تاثير قرار نمي‌دهد، بنابراين نيازي به روش‌هاي متوازن‌سازي داده‌ها در اين الگوريتم نيست و معيارهاي عملكردي نيز تحت تأثير هشدار‌هاي كاذب قرار نمي‌گيرند. اگرچه از مجموعه داده جمع آوري شده براي آموزش مدل پيشنهادي به صورت برون خط استفاده مي شود اين مدل توانايي اختصاص برچسب مشاهدات جديد به صورت برخط را دارا خواهد بود. ضمنا مدل پيشنهادي برچسب مشاهدات جديد را تنها بر مبناي مقادير فعلي ويژگي هاي آن تعيين مي كند. داده هاي اسكاداي موجود براي آموزش و اعتبارسنجي الگوريتم پيشنهادي استفاده مي شود، بنابراين هيچ هزينه اضافي براي جمع آوري و ثبت داده ها وجود ندارد. بسياري از عيوبي كه در اين رساله به آنها پرداخته خواهد شد، اعم از عيوب وضعيت و هشدار، در تحقيقات پيشيني كه روي اين مجموعه داده صورت گرفته، مورد توجه قرار نگرفته است. همچنين تحليل و بررسي اين عيوب بر اساس واقعيت هاي فيزيكي و همپوشاني عيوب كه در پژوهش هاي پيشين ناديده گرفته شده است، بررسي مي گردد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1405/02/09
  • عنوان به انگليسي
    Wind Turbine Fault Detection an‎d Isolation Robust Against Data Imbalance
  • تاريخ بهره برداري
    4/21/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    علي فضلي

  • چكيده به لاتين
    In order to improve the reliability of wind turbines, prevent serious accidents, reduce maintenance costs an‎d increase efficiency, effective fault diagnosis an‎d isolation of these wind energy converters is of particular importance. Due to the difficulties of system modeling, nonlinear effects, uncertainties an‎d availability of sensor data of wind turbine SCADA system, data-driven fault diagnosis methods for wind turbines have gained increasing interest. In this thesis, using wind turbine SCADA data, KNN classifier an‎d its ensemble model, fault diagnosis an‎d isolation an‎d fault prognosis are effectively performed, respectively. First, the operational data are labeled using wind turbine SCADA status an‎d warning datasets, an‎d the labeled dataset, after invalid data elimination, feature selec‎tion an‎d stan‎dardization, is used for training an‎d validation of the proposed model. The model parameters are selec‎ted using the 10-fold validation method, an‎d the classifier training is performed employing the holdout method with an 80-20 ratio. Using the time window idea, the fault prognosis problem is also simplified into a fault diagnosis problem. A robustness criterion of the KNN classifier against data imbalance is presented based on the distances of the data classes’ observations, demonstrating that data imbalance, which is common in real data sets, does not affect the performance of the proposed model, so there is no need for data balancing methods in this algorithm, an‎d the performance metrics are not affected by false alarms. Therefore, the proposed method has provided significant accuracy in fault diagnosis an‎d prognosis compared to previous research on this dataset. Although the collected dataset is used to train the proposed model offline, this model has the ability to assign labels to new observations online. In addition, the proposed model determines the label of new observations only based on the values of its current features’ values. Existing SCADA data is used to train an‎d validate the proposed algorithm, so there is no additional cost for data collection an‎d recording. Many of the faults that are addressed in this thesis, including status an‎d warning faults, have not been considered in the previous research on this dataset. Also, the dependence between different faults based on physical facts an‎d the overlap of these fault occurrence is analyzed.
  • كليدواژه هاي فارسي
    توربين بادي , تشخيص و جداسازي داده محور عيب , پيش بيني عيب , داده نامتوازن , داده اسكادا , دسته بند KNN , دسته بند تركيبي KNN
  • كليدواژه هاي لاتين
    Wind turbine , Data-driven fault detection an‎d isolaton , Fault prognosis , Imbalanced data , SCADA data , KNN classifier , Subspace KNN classifier
  • Author
    Ali Fazli
  • SuperVisor
    Javad Poshtan