利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2025112838963
申请人: 宁德欧欧科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于人工智能的新能源电力数据监控方法,其特征在于,包括:在新能源场站正常发电阶段,对发电系统的多维度数据进行实时采集与智能监控,具体为:建立新能源电力数据采集坐标系:以场站地理坐标为基准,划分监测单元,为每个监测单元分配唯一标识ID;

多维度数据采集与预处理:通过传感器与数据采集网关,采集监测单元的电力参数数据、环境数据与设备状态数据,并执行预处理策略;

多维度特征提取:针对预处理后的数据,分别提取电力特征、环境特征与设备状态特征,构建监测单元的特征向量;

AI模型训练与推理:构建AI融合模型,使用历史标注数据训练模型,将实时特征向量输入模型,输出电力参数预测值与异常风险评分;

实时监控与预警:根据AI模型输出,计算监测单元的“预测偏差率”与“异常风险等级”,执行分级预警策略;

闭环评估与模型优化:记录预警响应结果与实际故障数据,反馈至AI模型进行迭代优化,提升监控精度;

所述AI模型训练与推理,包括:

AI融合模型结构:

时序预测子模型:采用“GRU+注意力机制”,输入过去1h的特征向量序列,输出未来

15min的电力参数预测值 ;

异常检测子模型:采用“孤立森林+XGBoost”,以特征向量 为输入,输出异常风险评分S;

模型训练:

数据集构建:收集1年历史数据,按7:3划分为训练集与验证集;

损失函数:时序预测子模型采用均方误差(MSE): ;异常检测子模型采用交叉熵损失: ,

其中 为故障标签,1=故障,0=正常;

训练优化:采用Adam优化器,学习率动态调整;

实时推理:将实时特征向量 输入训练完成的AI模型,输出功率预测值 、电压预测值 、实时异常风险评分 。

2.根据权利要求1所述的基于人工智能的新能源电力数据监控方法,其特征在于:所述多维度数据采集与预处理,包括:

数据采集:

电力参数数据:通过智能电表、逆变器采集监测单元的实时电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数,采样频率为1Hz;

环境数据:光伏场站通过辐照传感器采集太阳辐照强度、环境温度,风电场通过风速仪采集风速、风向,采样频率为10s/次;

设备状态数据:通过物联网传感器采集光伏组件温度、逆变器模块温度、风机齿轮箱振动值、轴承温度,采样频率为5s/次;

数据预处理:

噪声去除:采用小波变换算法对振动、功率等高频波动数据去噪,保留有效信号;

缺失值填充:对因传感器离线导致的缺失数据,采用线性插值或LSTM时序插值补充;

数据归一化:对不同量纲数据执行Z‑score归一化,公式为: 其中, 为数据均值,为数据标准差,确保数据适配AI模型输入范围。

3.根据权利要求1所述的基于人工智能的新能源电力数据监控方法,其特征在于:所述多维度特征提取,包括:电力特征提取:

时序统计特征:计算电力参数的10min滑动窗口均值、方差、峰值、谷值;

趋势特征:通过线性回归计算1h内功率、电压的变化斜率,表征参数趋势;

关联特征:计算辐照强度与光伏功率的Pearson相关系数、风速与风电功率的拟合残差;

环境‑设备耦合特征提取:

环境影响特征:计算光伏组件温度与环境温度的差值、风速与风机转速的匹配度;

设备健康特征:提取逆变器温度的3σ偏差值、风机振动信号的主频峰值;特征向量构建:将上述特征按“电力特征+环境‑设备耦合特征”拼接,形成20维的监测单元特征向量。

4.根据权利要求1所述的基于人工智能的新能源电力数据监控方法,其特征在于:所述实时监控与预警,包括:指标计算:

预测偏差率:计算实际电力参数与预测值的相对偏差,公式为: ;

异常风险等级:根据 划分等级:

一级风险: 分, 且 ;

二级风险: 分,或 ,或 ;

三级风险: 分,或 ,或 ;

分级预警策略:

一级风险:仅在监控平台显示实时数据,无告警;

二级风险:触发短信/APP告警,推送至场站运维人员,提示“密切关注设备状态”;

三级风险:触发声光告警+紧急短信/电话告警,同步在监控平台标注异常监测单元位置与可能故障原因。

5.根据权利要求1所述的基于人工智能的新能源电力数据监控方法,其特征在于:所述闭环评估与模型优化,包括:评估指标计算:

异常识别准确率: ,其中TP为实际故障且模型识别为故障的样本数,TN为正常且识别为正常的样本数,FP为正常但误判为故障的样本数,FN为故障但漏判的样本数;

预测偏差率均值: ,M为每日监测样本数;

模型优化:当 或 时,将新增的1个月历史数据加入训练集,重新训练AI模型,更新模型参数;每季度执行一次全量数据重训练,确保模型适配新能源场站的长期变化。

6.一种基于人工智能的新能源电力数据监控系统,用于实现权利要求1‑5任一所述的基于人工智能的新能源电力数据监控方法,其特征在于:包括:数据采集层:含多类型传感器与数据采集网关,传感器部署于各监测单元,网关通过

5G/以太网将数据实时传输至上层;

数据预处理层:部署于边缘计算节点,含噪声去除模块、缺失值填充模块、归一化模块,对采集的原始数据进行实时处理,输出标准化数据;

特征提取层:含时序特征计算模块、耦合特征分析模块、特征向量拼接模块,基于标准化数据提取多维度特征,生成监测单元特征向量;

AI分析层:部署于云端服务器,含模型训练模块、实时推理模块、模型优化模块,存储训练完成的AI融合模型,接收特征向量并输出预测值与异常评分;

监控预警层:含指标计算模块、分级告警模块、故障定位模块,计算预测偏差率与风险等级,触发对应告警并定位异常单元;

可视化与反馈层:含Web监控平台、移动APP端,显示实时数据、预测曲线、异常告警信息,接收运维人员的故障确认反馈,将反馈数据传输至AI分析层用于模型优化。