A wind turbines' power curve is easily accessible damage sensitive data, and as such is a key part of structural health monitoring in wind turbines. Power curve models can be constructed in a number of ways, but the authors argue that probabilistic methods carry inherent benefits in this use case, such as uncertainty quantification and allowing uncertainty propagation analysis. Many probabilistic power curve models have a key limitation in that they are not physically meaningful - they return mean and uncertainty predictions outside of what is physically possible (the maximum and minimum power outputs of the wind turbine). This paper investigates the use of two bounded Gaussian Processes in order to produce physically meaningful probabilistic power curve models. The first model investigated was a warped heteroscedastic Gaussian process, and was found to be ineffective due to specific shortcomings of the Gaussian Process in relation to the warping function. The second model - an approximated Gaussian Process with a Beta likelihood was highly successful and demonstrated that a working bounded probabilistic model results in better predictive uncertainty than a corresponding unbounded one without meaningful loss in predictive accuracy. Such a bounded model thus offers increased accuracy for performance monitoring and increased operator confidence in the model due to guaranteed physical plausibility.


翻译:风力涡轮机的动力曲线很容易获得损坏敏感数据,因此是风力涡轮机结构健康监测的一个关键部分。电力曲线模型可以以多种方式构建。电曲线模型可以以多种方式构建。但作者认为,概率方法在这个使用案例中具有内在的好处,例如不确定性量化和允许不确定性传播分析。许多概率功率曲线模型具有关键的局限性,因为它们在物理上没有实际意义——它们返回平均值和在实际可能(风力涡轮机的最大和最低功率产出)之外作出的不确定预测。本文调查了两个受约束高斯过程的使用情况,以便产生具有实际意义的概率能力曲线模型。所调查的第一个模型是一个扭曲的螺旋形高斯曲线模型,由于高斯进程与振动功能功能有关的具体缺陷而被认为无效。第二个模型——一种接近高斯进程,而且具有贝塔特可能性,非常成功,并表明一个受工作约束的概率模型比一个相应的不具有实际意义的模型更能预测性不确定性,而不是一个在预测性准确性方面没有实际损失的无实际精确性模型。因此,这种受约束的模型提高了实际性,因此保证的准确性监测。

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