Transfer Entropiyasiga Asoslangan Yo‘naltirilgan Tarmoq (Transfer-Entropy-Based Directed Network, TEDN) — shamol turbinasi SCADA o‘zgaruvchilari orasidagi yo‘naltirilgan bashoratlovchi axborot uzatilishini har bir sirg‘aluvchi vaqt oynasida transfer entropiyasi orqali ifodalovchi tarmoq modelidir. Tadqiqot alohida harorat, quvvat yoki tok qiymatlarida yaqqol chegara oshishini kutish o‘rniga, nosozlikdan oldin ko‘p o‘zgaruvchili tizimning o‘zaro ta’sir tuzilmasida yuz beradigan qayta tashkil topishni kuzatadi. Ketma-ket TEDN tarmoqlari orasidagi yo‘naltirilgan bog‘lanish o‘zgarishlari; tugun tebranishi, birinchi darajali qo‘shnichilik ichidagi o‘zgarish hamda birinchi/ikkinchi darajali qo‘shnichiliklar orasidagi o‘zgarish bilan birlashtirilib, tugun darajasida Transfer Entropy Dynamic Network Marker (TE-DNM) bali hisoblanadi. Tugun ballarining yig‘indisi esa turbina uchun Comprehensive Warning Indicator (CWI), ya’ni Keng qamrovli ogohlantirish ko‘rsatkichini hosil qiladi.

Usul EDP Renewables tomonidan taqdim etilgan 2017-yilga oid 10 daqiqalik SCADA yozuvlarida baholangan. Bir xil modeldagi uchta turbina ishlatilgan: T01, T06 va T07. Normal holatni kalibrlashda T01 ning 8–12-yanvar 2017 oralig‘idagi 500 ketma-ket namunasi ishlatilgan; 100 namunali, ya’ni 1000 daqiqalik oynalar va bir namunalik siljish qadami qo‘llangan. Normal holatda CWI asosan 0–3 oralig‘ida qolganligi sababli 3 qiymati holat tadqiqotlarida signal chegarasi sifatida ishlatilgan. Bitta chegara oshishi yetarli deb hisoblanmagan; istalgan beshta ketma-ket oynaning kamida ikkitasida CWI chegaradan oshganda erta ogohlantirish yaratilgan.

T01 transformator nosozligida shovqinsiz asosiy holatda birinchi haqiqiy prekursor oynasi 199, qayd etilgan nosozlik oynasi 281 deb belgilangan; bu farq 82 oyna yoki taxminan 13,67 soatga teng bo‘lgan. Gaussian shovqini qo‘shilgan 15 takroriy tajribada birinchi ogohlantirish oynalari 183 dan 206 gacha bo‘lgan va manba sinovdan o‘tkazilgan shovqin oralig‘ida ogohlantirish vaqti umuman barqaror qolganini bildirgan. T06 reduktor podshipnigi nosozligida TE-DNM qayd etilgan nosozlikdan 17 oyna, ya’ni taxminan 2,83 soat oldin; T07 gidravlik komponentdagi moy sizib chiqishida esa 141 oyna, ya’ni taxminan 23,5 soat oldin haqiqiy ogohlantirish bergan.

Taqqoslashda 3DV-DNM usuli T06 uchun 193-oynada, TE-DNM esa 189-oynada; T07 uchun 3DV-DNM 260-oynada, TE-DNM esa 241-oynada ogohlantirish bergan. Biroq bu natijalar faqat ko‘rib chiqilgan ikkita haqiqiy nosozlik holati va uchta turbina uchun amal qiladi. Transfer entropiyasi bog‘lanishlari fizik nosozlik sababiyatini isbotlamaydi; ular yo‘naltirilgan bashoratlovchi axborot uzatilishidagi statistik o‘zgarishlarni ko‘rsatadi. Yuqori ball olgan tugunlar texnik xizmat xodimlariga qaysi o‘lchovlar va komponentlarni avval tekshirish mumkinligi haqida nomzod dalil berishi mumkin, ammo haqiqiy nosozlik mexanizmini aniqlash uchun texnik xizmat yozuvlari va to‘g‘ridan-to‘g‘ri fizik tekshiruv zarur.

Shamol turbinalarida erta ogohlantirish muammosi nega ko‘p o‘zgaruvchili?

Shamol turbinalari o‘zgaruvchan shamol yuklari, atrof-muhit sharoitlari, mexanik qarish, elektr yuk o‘zgarishlari va boshqaruv tizimi aralashuvlari ostida ishlaydigan murakkab tizimlardir. Dastlabki bosqichdagi yomonlashuv bitta SCADA o‘zgaruvchisini darhol klassik signal chegarasidan tashqariga chiqarmasligi mumkin. Haroratlar, toklar yoki aylanish tezliklari alohida-alohida normal deb hisoblanadigan oraliqda qolgan holda, bu o‘zgaruvchilar orasidagi dinamik munosabatlar o‘zgarishni boshlashi mumkin.

Shuning uchun tadqiqotning asosiy yondashuvi “qaysi sensor qiymati g‘ayritabiiy?” savolidan oldin “tizim o‘zgaruvchilari orasidagi o‘zaro ta’sir tuzilmasi o‘zgaryaptimi?” savolini beradi. Bu yondashuv kritik sekinlashuv deb ataladigan dinamik tizim tushunchasi bilan bog‘liq. Tizim kritik o‘tishga yaqinlashganda buzuvchi ta’sirlardan tiklanish tezligining kamayishi, tebranishlarning barqarorroq bo‘lib qolishi va o‘zgaruvchilar orasidagi o‘zaro ta’sir tuzilmasining kuchayishi yoki qayta tashkil topishi kutilishi mumkin.

An’anaviy dinamik tarmoq markerlarining cheklovi

Dinamik tarmoq markerlari kritik o‘tishdan oldin tebranishi va birgalikdagi harakati kuchayadigan o‘zgaruvchilardan o‘tishga sezgir quyi tarmoq hosil qilishi mumkin. Biroq ko‘plab an’anaviy DNM yondashuvlarida tarmoq qirralari Pearson korrelyatsiyasi kabi simmetrik munosabat o‘lchovlariga asoslanadi. Bunday tarmoq A va B birgalikda o‘zgarishini ko‘rsatishi mumkin, ammo A ning o‘tmishi B ning kelajagi haqida qo‘shimcha bashoratlovchi axborot beradimi-yo‘qmi hamda munosabat yo‘nalishini farqlay olmaydi.

Ushbu tadqiqotning asosiy yangiligi simmetrik korrelyatsiya qirrasi o‘rniga transfer entropiyasiga asoslangan yo‘naltirilgan tarmoqdan foydalanishidir. Shu tariqa nafaqat munosabat kuchi, balki bashoratga hissa qo‘shadigan axborot oqimining yo‘nalishi ham modelga kiritiladi.

Transfer Entropiyasiga Asoslangan Yo‘naltirilgan Tarmoq (TEDN) Nima?

TEDN — har bir sirg‘aluvchi SCADA vaqt oynasida kuzatilayotgan o‘zgaruvchilarni tugun, o‘zgaruvchilar orasidagi ahamiyatli transfer entropiyasi qiymatlarini esa yo‘naltirilgan va vaznli qirra sifatida ishlatadigan tarmoq; shu orqali u tizimdagi faqat birgalikdagi o‘zgarishni emas, qaysi o‘zgaruvchining o‘tmish axboroti boshqa o‘zgaruvchining kelajagi haqida qo‘shimcha bashoratlovchi axborot tashishini ifodalaydi.

Transfer entropiyasining matematik ma’nosi

Manba A o‘zgaruvchisidan B o‘zgaruvchisiga yo‘naltirilgan transfer entropiyasini shartli o‘zaro axborot ko‘rinishida ta’riflaydi:

\[ TE_{A\rightarrow B}^{(w)} = I\left(X_t^{(A)};X_{t+\mathrm{lag}}^{(B)}\mid X_t^{(B)}\right) \]

Bu yerda \(TE_{A\rightarrow B}^{(w)}\), \(w\) vaqt oynasida A dan B ga yo‘naltirilgan transfer entropiyasidir. \(X_t^{(A)}\), A ning joriy/o‘tmish holatini; \(X_t^{(B)}\), B ning joriy holatini; \(X_{t+\mathrm{lag}}^{(B)}\) esa B ning kechikish vaqti miqdoricha keyingi qiymatini ifodalaydi. Shartli o‘zaro axborot \(I(X;Y\mid Z)\), B ning o‘z o‘tmishi ma’lum bo‘lganda A ning o‘tmishi B ning kelajagi haqida qancha qo‘shimcha axborot berishini o‘lchaydi.

Tadqiqot transfer entropiyasini parametrik chiziqli model o‘rniga KSG-kNN asosidagi shartli o‘zaro axborot baholagichi bilan hisoblaydi. Har bir namuna uchun ishlatilgan uchlik tuzilma quyidagicha:

\[ (x_n,y_n,z_n) = \left( X_n^{(A)}, X_{n+\mathrm{lag}}^{(B)}, X_n^{(B)} \right) \]

Qo‘shnichilik masofasi umumiy \((X,Y,Z)\) fazosida Chebyshev, ya’ni maksimum norma bilan hisoblanadi:

\[ L_\infty(u_a,u_b) = \max_r |u_{a,r}-u_{b,r}| \]

Manbada berilgan KSG asosidagi shartli o‘zaro axborot baholagichi quyidagi tuzilishga ega:

\[ I_{KSG}(X;Y\mid Z) = \psi(k)+\psi(N) - \frac{1}{N} \sum_{a=1}^{N} \left[ \psi(n_{xz}(a)+1) + \psi(n_{yz}(a)+1) - \psi(n_z(a)+1) \right] \]

\(\psi\) digamma funksiyasini; \(k\) eng yaqin qo‘shni darajasini; \(N\) oyna ichidagi foydalanish mumkin bo‘lgan namunalar sonini; \(n_{xz}\), \(n_{yz}\) va \(n_z\) esa belgilangan qo‘shnichilik radiusi ichida tegishli quyi fazolarda joylashgan namunalar sonini ko‘rsatadi.

SCADA ma’lumotlari vaqt oynalariga qanday ajratiladi?

Oldindan ishlov berilgan ma’lumotlar uzunligi \(l\), siljish qadami \(h\) bo‘lgan oynalarga ajratiladi. Jami \(T\) vaqt nuqtasi uchun manbada oynalar soni:

\[ K=\left(\frac{T-l}{h}\right)+1 \]

ko‘rinishida beriladi. Har bir oyna \(l\) vaqt nuqtasi va \(m\) monitoring o‘zgaruvchisidan iborat \(l\times m\) o‘lchamli ma’lumot matritsasini o‘z ichiga oladi. Har bir o‘zgaruvchi jufti uchun transfer entropiyasi hisoblangach, oynaga xos yo‘naltirilgan qo‘shnichilik matritsasi olinadi:

\[ TE^{(w)} = \left[ TE_{A\rightarrow B}^{(w)} \right]_{m\times m} \]

Hisoblangan har bir transfer entropiyasi qirra sifatida saqlanadimi?

Yo‘q. Tadqiqot avval har bir oyna ichida transfer entropiyasi bog‘lanishlarining ahamiyatliligini permutatsiya testi bilan baholaydi. Har bir juft uchun 50 permutatsiya ishlatilgan, ko‘p martalik test muammosi uchun False Discovery Rate (FDR) nazorati qo‘llangan va FDR chegarasi 0,2 qilib belgilangan.

Eng kuchli %5 qirrani tanlash tugun qo‘shnichiliklarini kuchliroq bashoratlovchi bog‘liqliklarga jamlash uchun ishlatilgan tadqiqot parametridir. Manba buning boshqa turbinalar yoki ma’lumot to‘plamlari uchun optimal ekani ko‘rsatilmaganini ochiq aytadi.

TE-DNM va CWI Erta Ogohlantirishni Qanday Hosil Qiladi?

TE-DNM ketma-ket TEDN oynalaridagi yo‘naltirilgan bog‘lanish o‘zgarishini tugun va qo‘shnichilik tebranishi bilan birlashtiradi; har bir tugunning TE-DNM ballari yig‘ilganda CWI olinadi va CWI normal holatdan o‘rganilgan chegarani takroran oshganda nosozlik prekursoriga oid ogohlantirish hosil qilinadi.

1. Ketma-ket oynalarda yo‘naltirilgan bog‘lanish o‘zgarishi: STEC

A va B orasidagi transfer entropiyasining ketma-ket ikki oyna orasidagi o‘zgarishi manbada Specific Transfer Entropy Coefficient (STEC) tuzilmasi bilan ifodalanadi:

\[ STE_{A\rightarrow B}^{(w)} = TE_{A\rightarrow B}^{(w)} - TE_{A\rightarrow B}^{(w-1)} \]

Ishora yo‘naltirilgan bog‘lanish kuchaygan yoki susayganini; mutlaq qiymat esa o‘zgarish kattaligini ko‘rsatadi:

\[ \left|STE_{A\rightarrow B}^{(w)}\right| = \left| TE_{A\rightarrow B}^{(w)} - TE_{A\rightarrow B}^{(w-1)} \right| \]

2. Tugun va birinchi darajali qo‘shnichilik tebranishi: DCVI

Dynamic Directed Volatility Intensity (DCVI) markaziy tugun bilan bevosita yo‘naltirilgan bog‘langan birinchi darajali qo‘shnilarning nisbiy o‘zgaruvchanligini birlashtiradi. Manba standart og‘ishning o‘rtacha qiymatga nisbatan normallashtirilgan koeffitsiyentlari va nolga bo‘lishni oldini olish uchun kichik musbat \(\varepsilon\) doimiysidan foydalanadi:

\[ DCVI_A(w) = \frac{ \frac{\sigma_A(w)}{\mu_A(w)+\varepsilon} + \sum_{B\in N_1(A,w)} \frac{\sigma_B(w)}{\mu_B(w)+\varepsilon} }{ n_1(A,w)+1 } \]

\(N_1(A,w)\) — A tugunining birinchi darajali yo‘naltirilgan qo‘shnichilik to‘plami; \(n_1(A,w)\) — bu to‘plamdagi tugunlar soni. DCVI ning vazifasi faqat tarmoq qirrasidagi o‘zgarishga emas, tugun va uning yaqin qo‘shnilaridagi o‘lchov tebranishiga ham sezgirlik berishdir.

3. Birinchi darajali qo‘shnichilik ichidagi o‘zgarish: TEin

Birinchi darajali qo‘shnilar bilan yo‘naltirilgan transfer entropiyasi o‘zgarishlarining o‘rtachasi:

\[ TEin_A(w) = \frac{1}{n_1(A,w)} \sum_{B\in N_1(A,w)} \left| TE_{A\rightarrow B}^{(w)} - TE_{A\rightarrow B}^{(w-1)} \right| \]

ko‘rinishida hisoblanadi. TEin A tugunining bevosita yo‘naltirilgan atrofidagi bog‘lanish qayta tuzilishini o‘lchaydi.

4. Birinchi va ikkinchi darajali qo‘shnichiliklar orasidagi o‘zgarish: TEout

Ikkinchi darajali qo‘shnichilik \(N_2(A,w)\), A ning birinchi darajali qo‘shnilariga bog‘langan, ammo A va birinchi darajali qo‘shnichilik to‘plami ichida bo‘lmagan tugunlarni o‘z ichiga oladi. Manba birinchi va ikkinchi darajali qo‘shnichiliklar orasidagi o‘rtacha yo‘naltirilgan bog‘lanish o‘zgarishini:

\[ TEout_A(w) = \frac{1}{n_1(A,w)n_2(A,w)} \sum_{B\in N_1(A,w)} \sum_{C\in N_2(A,w)} \left| TE_{B\rightarrow C}^{(w)} - TE_{B\rightarrow C}^{(w-1)} \right| \]

bilan ta’riflaydi.

Bir tugun uchun birinchi yoki ikkinchi darajali qo‘shnichilik bo‘sh bo‘lsa, tegishli TE-DNM tugun bali nol deb olinadi. Manba bu nol “normal ishlash” degani emasligini; yetarli tarmoq-qo‘shnichilik axboroti yo‘qligini anglatishini alohida ta’kidlaydi. Bir oynada birorta ham haqiqiy tugun bo‘lmasa, haqiqiy CWI hisoblanmaydi va oyna ogohlantirish baholashidan chiqariladi.

5. Tugun darajasidagi TE-DNM bali

Uch tuzilma quyidagicha birlashtiriladi:

\[ TE\text{-}DNM_A(w) = \frac{ DCVI_A(w)\times TEin_A(w) }{ TEout_A(w)+\varepsilon } \]

Bu nisbat markaziy tugun va yaqin qo‘shnilardagi tebranish bilan yaqin atrofdagi yo‘naltirilgan bog‘lanish qayta tashkil topishini birgalikda oshiradi, shu bilan birga kengroq qo‘shnichilik muhiti bilan taqqoslash/normallashtirishni ta’minlaydi.

6. Tizim darajasidagi Keng qamrovli ogohlantirish ko‘rsatkichi

Turbinaning barcha haqiqiy tugun ballari yig‘ilib:

\[ CWI(w) = \sum_{A=1}^{m} TE\text{-}DNM_A(w) \]

olinadi. CWI bitta o‘zgaruvchining amplitudasini emas, tarmoqning turli hududlarida paydo bo‘ladigan yo‘naltirilgan dinamik qayta tashkil topishning umumiy belgisini ifodalaydi.

Usulning Verianla jarayon ko‘rinishi

Transfer Entropiyasi Fizik Sababiyatni Isbotlaydimi?

Yo‘q. Ushbu tadqiqotda transfer entropiyasi “sababiy” so‘zini axborot nazariyasidagi yo‘naltirilgan bashoratlovchi bog‘liqlik ma’nosida ishlatadi; A dan B ga yuqori yoki o‘zgaruvchi TE bog‘lanishi A fizik jihatdan B dagi nosozlikka sabab bo‘lganini isbotlamaydi va haqiqiy nosozlik mexanizmini tasdiqlash uchun ish yozuvlari, texnik xizmat topilmalari va komponentni bevosita tekshirish talab etiladi.

Bu farq usulning talqin qilinuvchanlik da’vosi uchun juda muhim. Yuqori tugun bali texnik xizmat xodimlariga qaysi o‘zgaruvchilar yoki munosabatlar sezilarli tarzda qayta tashkil topganini ko‘rsatadi. Biroq “yuqori ball olgan o‘zgaruvchi nosozlikning sababidir” degan xulosaga kelib bo‘lmaydi.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Foydalanilgan SCADA ma’lumotlar to‘plami

Tadqiqot EDP Renewables tomonidan e’lon qilingan Wind farm 1 - Wind turbine SCADA signals 2017 ma’lumotlar to‘plamidan foydalanadi. O‘lchovlar 10 daqiqalik oraliqlarda qayd etilgan. Bir xil modeldagi T01, T06 va T07 turbinalari tanlangan. Turbinalarning nominal quvvati 2 MW, nominal shamol tezligi 12 m/s, ishga tushish tezligi 4 m/s va to‘xtash tezligi 25 m/s deb xabar qilingan.

Kuzatilgan 24 uzluksiz SCADA o‘zgaruvchisi

Ma’lumotlarni oldindan ishlash va normal holatni kalibrlash

Oldindan ishlash bosqichida Local Outlier Factor (LOF) usuli chet namunalarni aniqlash uchun ishlatilgan, chiqarib tashlangan qiymatlar KNN imputatsiyasi bilan to‘ldirilgan va so‘ng o‘zgaruvchilar standartlashtirilgan.

Normal holat etaloni uchun T01 turbinasining 8–12-yanvar 2017 oralig‘idagi 500 ketma-ket namunasi tanlangan. Har bir oyna 100 namunani o‘z ichiga olgani sababli bir oyna 1000 daqiqalik ish vaqtini qamrab oladi. Siljish qadami \(h=1\). 500 namunadan 401 tarmoq oynasi hosil qilingan; tarmoq o‘zgarishini hisoblash ketma-ket tarmoq juftlarini talab qilgani sababli 400 haqiqiy CWI qiymati olingan.

Manba 3 chegarasini turli turbina modellariga yoki turli ish sharoitlariga bevosita ko‘chirmaslik kerakligini alohida ta’kidlaydi. Yangi turbina yoki ekspluatatsiya sharoitida chegara o‘sha birlikning o‘z normal holat taqsimotidan percentil yoki ekstremal qiymat mezoni kabi usullar bilan qayta kalibrlanishi kerak. Besh oyna ichida ikki oshish qoidasi ham universal optimal ekani sinovdan o‘tkazilmagan.

T01 transformator nosozligi: asosiy erta ogohlantirish natijasi

T01 transformator nosozligi 11-avgust 2017 soat 13:10 da qayd etilgan. Tahlil qilingan ketma-ketlikda qayd etilgan nosozlik 281-oynaga to‘g‘ri keladi. Shovqin qo‘shilmagan holatda birinchi haqiqiy prekursor chegara oshishi 199-oynada aniqlangan. Shunday qilib nosozlik bilan birinchi prekursor orasida 82 oyna, 10 daqiqalik namuna olish oralig‘ida taxminan 13,67 soat bo‘lgan.

Manba bu yerda muhim vaqt farqini ko‘rsatadi: retrospektiv “prekursor boshlanish” vaqti, ikki-of-besh tasdiqlash mezonining keyinroq bajarilishiga olib kelgan eng erta chegara oshishidir. Shu sababli 13,67 soatlik qiymat real vaqt tizimi signalni operatorga aniq bergan paytdan hisoblangan onlayn signal muddati sifatida talqin qilinmasligi kerak.

Gaussian shovqiniga chidamlilik

T01 holatida asl ma’lumotlarga \(\sigma=0{,}1\), \(0{,}2\) va \(0{,}5\) bo‘lgan uchta Gaussian shovqin darajasi qo‘shilgan va har bir daraja uchun beshta mustaqil realizatsiya yaratilgan. Shunday qilib shovqinsiz asosiy holatdan tashqari jami 15 shovqinli takror baholangan.

O‘n beshta shovqinli tajribada birinchi ogohlantirish oynasi 183–206 oralig‘ida qolgan. Manba bu natijani sinovdan o‘tkazilgan shovqin diapazoni va T01 transformator holati uchun ko‘rsatkich barqarorligini qo‘llab-quvvatlovchi dalil sifatida talqin qiladi; uni barcha sensor shovqini turlari, barcha ish sharoitlari yoki barcha turbinalar uchun umumiy chidamlilik isboti sifatida taqdim etmaydi.

Ablatsiya: DCVI chiqarilganda nima bo‘ladi?

DCVI hissasini sinash uchun TEDN saqlangan, biroq \(DCVI=1\) qilib qat’iy belgilangan va tugun tebranishi modulyatsiyasi olib tashlangan. Ushbu konfiguratsiyaning o‘z normal holat masshtabida CWI qiymatlari [0,1] oralig‘ida qolgan va 1 qiymati signal chegarasi sifatida ishlatilgan. T01 nosozlik ma’lumotida CWI hech bir haqiqiy oynada bu chegaraga yetmagan va tasdiqlangan signal hosil bo‘lmagan.

Bu natija ko‘rib chiqilgan T01 holatida tugun va birinchi darajali qo‘shnichilik tebranishini tashuvchi DCVI komponenti erta ogohlantirish sezgirligiga hissa qo‘shishini ko‘rsatadi. Biroq turli ablatsiyalarning CWI masshtablari va signal chegaralari bir xil bo‘lmagani uchun faqat mutlaq CWI kattaliklariga qarab usul ustunligi haqida xulosa chiqarib bo‘lmaydi.

Ablatsiya: Transfer entropiyasi o‘rniga Pearson korrelyatsiyasi ishlatilganda nima bo‘ladi?

Ikkinchi ablatsiyada yo‘naltirilgan transfer entropiyasi qirralari Pearson correlation coefficient (PCC) bilan almashtirilgan. PCC asosidagi normal holat uchun [0, 0,25] etalon oralig‘i va 0,25 chegara qiymati belgilangan.

T01 nosozlik ma’lumotida PCC asosidagi CWI faqat 49 va 56-oynalarda chegaraga yetgan. Bu ikki oyna bir xil besh oynalik oraliqda bo‘lmagani uchun ikki-of-besh ogohlantirish qoidasi bajarilmagan va tasdiqlangan signal hosil bo‘lmagan. Manba ushbu holatda TE asosidagi yo‘naltirilgan tarmoq dastlabki nosozlik belgilariga PCC asosidagi yo‘nalishsiz bog‘lanish tarmog‘iga qaraganda sezgirroq ekanini baholaydi.

T06 reduktor podshipnigi nosozligi

T06 uchun qayd etilgan hodisa 17-oktabr 2017 soat 08:38 da sodir bo‘lgan reduktor podshipnigi nosozligi. CWI chegara oshishi 189, 190, 198 va 201-oynalarda yuz bergan. Qayd etilgan nosozlik 206-oynada.

Taqqoslashda 3DV-DNM ham nosozlikdan oldin ogohlantirish bergan, ammo TE-DNM ning birinchi haqiqiy ogohlantirishi to‘rt oyna oldinroq yuz bergan. Biroq ikki usulning signalni tasdiqlash qoidalari bir xil emas: TE-DNM ikki-of-besh, 3DV-DNM esa o‘z usul ta’rifiga ko‘ra uch-of-besh chegara oshishidan foydalanadi. Shu sababli natija “har bir sharoitda mutlaq ustunlik” emas, balki manbada qo‘llangan usulga xos qoidalar ostidagi taqqoslashdir.

T07 gidravlik komponentda moy sizib chiqishi

T07 da 17-iyun 2017 soat 11:35 da gidravlik komponentda moy sizib chiqishi qayd etilgan. Birinchi CWI chegara oshishi 241-oynada yuzaga kelgan; 245, 259, 260, 307, 308, 329 va 330-oynalarda qo‘shimcha oshish hodisalari kuzatilgan. Qayd etilgan nosozlik 382-oynada.

Ikkita haqiqiy nosozlik holatining ikkalasida ham TE-DNM manbada qo‘llangan 3DV-DNM taqqoslashidan oldinroq birinchi ogohlantirish bergan. Biroq taqqoslash faqat bitta benchmark usuli va ikkita haqiqiy nosozlik turi bilan cheklangan.

Uchta asosiy holat bitta jadvalda

Muhim talqin chegarasi: T01, T06 va T07 uchun berilgan bu muddatlar retrospektiv holat tahlillarida olingan. Manbada ayniqsa T01 uchun erta “prekursor boshlanish” vaqti onlayn tizim signal mezonini amalda to‘ldiradigan vaqtdan ertaroq bo‘lishi mumkinligi qayd etiladi. Shu sababli qiymatlar real dala signal tizimida kafolatlangan operatsion reaksiya muddatlari sifatida ishlatilmasligi kerak.

Tugun ballari usulni qanday talqin qilinadigan qiladi?

Tizim darajasidagi CWI faqat “ogohlantirish bor/yo‘q” ma’lumotini bermaydi. Tugun TE-DNM ballari qaysi SCADA o‘zgaruvchilari tarmoq qayta tashkil topishiga ko‘proq hissa qo‘shishini ham ko‘rsatadi. Manba bu reytingni texnik xizmat tekshiruvini ustuvorlashtirish uchun nomzod dalil sifatida baholaydi.

T07 uchun manba ayniqsa bosim, moy sathi yoki to‘g‘ridan-to‘g‘ri sizib chiqish oqimi kabi o‘lchovlar gidravlik nosozlikni yanada to‘g‘ridan-to‘g‘ri talqin qilish imkonini berishini qayd etadi. Foydalanilgan ochiq SCADA ma’lumotlar to‘plamida batafsil texnik xizmat hisobotlari va komponent tekshiruvi topilmalari mavjud bo‘lmagani uchun tugun ballaridan fizik nosozlik tarqalish yo‘li chiqarilmagan.

Ogohlantirishdan keyin tavsiya etilgan muhandislik yondashuvi

Tadqiqot CWI oshishi avtomatik ravishda “detalni almashtir” buyrug‘i bo‘lishi kerakligini da’vo qilmaydi. Manbada tavsiya etilgan yondashuv bosqichma-bosqich:

1. Avval sensorning yaroqliligi va ma’lumot sifati tekshiriladi.
2. Eng yuqori ball olgan tugunlar va yo‘naltirilgan bog‘lanishlar ko‘rib chiqiladi.
3. Joriy naqsh avvalgi normal ishlash davri bilan taqqoslanadi.
4. Quvvat, tok, aylanish tezligi va tegishli harorat yozuvlari birgalikda baholanadi.
5. Belgi barqaror bo‘lsa, tegishli komponentlarni maqsadli fizik ko‘rikdan o‘tkazish rejalashtiriladi.
6. Texnik xizmat, yukni kamaytirish yoki derating qarori mavjud ekspluatatsion dalillar bilan birga qabul qilinadi.
7. Noto‘g‘ri signal sonlari va keyingi fizik tekshiruv natijalari qayd etilib, usulning real muhandislik qiymati kuzatiladi.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

• Yo‘naltirilgan transfer entropiyasidan sinovdan o‘tkazilgan SCADA ma’lumotlarida nosozlikdan oldingi ko‘p o‘zgaruvchili munosabatlarning qayta tashkil topishini ifodalash uchun foydalanish mumkin bo‘lgan.
• Normal T01 etalon davrida CWI asosan [0,3] oralig‘ida qolgan.
• T01 transformator holatida sinovdan o‘tkazilgan Gaussian shovqin darajalari ostida birinchi ogohlantirish oynasi umuman barqaror qolgan.
• DCVI olib tashlangan ablatsiyada T01 uchun tasdiqlangan ogohlantirish hosil bo‘lmagan.
• PCC asosidagi yo‘nalishsiz tarmoq ablatsiyasida T01 uchun ikki-of-besh signal mezoni bajarilmagan.
• T06 va T07 haqiqiy nosozlik holatlarida TE-DNM qayd etilgan hodisalardan mos ravishda taxminan 2,83 va 23,5 soat oldin prekursor hosil qilgan.
• T06 va T07 da TE-DNM manbada ishlatilgan 3DV-DNM benchmarkidan oldinroq birinchi ogohlantirish bergan.
• Tugun ballari qaysi o‘lchovlar ogohlantirishga ko‘proq hissa qo‘shishini ko‘rinadigan qilib, texnik xizmat tekshiruvini yo‘naltira oladigan nomzod dalil beradi.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydigan natijalar

• TE bog‘lanishlari fizik sababiyat yoki nosozlik tarqalish yo‘lini isbotlamaydi.
• CWI=3 chegarasini barcha shamol turbinalariga bevosita qo‘llash mumkinligi ko‘rsatilmagan.
• 100 namunali oyna, %5 bog‘lanish tanlovi, FDR=0,2 yoki ikki-of-besh tasdiqlash qoidasi barcha ma’lumotlar to‘plamlari uchun optimal ekani ko‘rsatilmagan.
• Uchta turbina va ikkita haqiqiy nosozlik turi asosida barcha nosozlik turlari qamrab olingan degan xulosa chiqarib bo‘lmaydi.
• Sinovdan o‘tkazilgan Gaussian shovqin darajalari barcha sensor xatolari yoki shovqin taqsimotlari uchun umumiy chidamlilik isboti emas.
• Yuqori tugun bali o‘z-o‘zidan tegishli fizik komponent nosozlik sababi ekanini ko‘rsatmaydi.
• Retrospektiv prekursor vaqti onlayn dalada operatorga beriladigan tasdiqlangan signal vaqti bilan avtomatik ravishda bir xil emas.
• Noto‘g‘ri signal ulushi uzoq normal ishlash davrlarida hali keng ko‘lamda miqdoriy baholanmagan.
• 3DV-DNM dan boshqa erta ogohlantirish usullariga nisbatan umumiy ustunlik ko‘rsatilmagan.

Asosiy cheklovlar va kelajakdagi tekshirish talablari

Manba mavjud tekshiruv bitta normal etalon davri, uchta turbina va ikkita haqiqiy nosozlik turi bilan cheklanganini bildiradi. Yuk o‘zgarishlari, start-stop o‘tishlari va boshqaruv tizimi harakatlari ham o‘lchov o‘zgaruvchanligiga, ham yo‘naltirilgan bashoratlovchi bog‘liqliklarga ta’sir qilishi mumkin. Shu sababli CWI oshishi faqat ko‘rsatkich qiymatiga qarab nosozlik prekursor deb qabul qilinmasligi; quvvat, tok, aylanish tezligi va ekspluatatsiya yozuvlari bilan birga baholanishi kerak.

Kelajakdagi ishlar uchun uzoq normal ishlash davrlarida noto‘g‘ri signal ulushlarini o‘lchash, ko‘proq turbina va nosozlik turlarida tekshirish, TE va qo‘shnichilik parametrlariga sezgirlik tahlili, quvvat darajasi/yuk o‘zgarishi/ish holatiga ko‘ra qatlamli baholash hamda yuqori hissa qo‘shuvchi qirralarni texnik xizmat yozuvlari bilan taqqoslash tavsiya etiladi.

Manba va Usul Haqida Izoh

Asl tadqiqot: Transfer-Entropy-Based Dynamic Network Markers for Interpretable Early Warning of Wind Turbine Failures.

Mualliflar: Tongding Yu, Ruiming Fang, Nan Ying va Yihan Huang.

Mas’ul muallif: Ruiming Fang.

Muassasa: College of Information Science and Engineering, Huaqiao University, Xiamen 361021, China.

Manba turi: Tadqiqot preprinti / working-paper xususiyatidagi texnik ish.

Taqriz holati: PDF ning har bir sahifasida ish hali ekspert taqrizidan o‘tmagani ko‘rsatilgan.

Platforma: SSRN.

SSRN identifikatori: abstract=7625808.

DOI: Yuklangan preprintda ish uchun tekshiriladigan DOI berilmagan; bibliografik bo‘shliq manbadan tashqari taxmin bilan to‘ldirilmagan.

Ma’lumot manbai: EDP Open Data, Wind farm 1 - Wind turbine SCADA signals 2017. Manba ish ma’lumotlar to‘plamiga 7-iyul 2025 kirish sanasini ko‘rsatadi.

Asosiy usul: Sirg‘aluvchi oyna ichida KSG-kNN bilan shartli o‘zaro axborotga asoslangan transfer entropiyasini baholash; permutatsiya testi va FDR; yo‘naltirilgan TEDN ni qurish; STEC, DCVI, TEin va TEout bilan tugun darajasidagi TE-DNM bali; tugun ballarini CWI ichida yig‘ish; normal holat ma’lumotlaridan chegara kalibrlash.

Usul sinfi: Nazoratsiz normal holat kalibrlanishiga ega, ko‘p o‘zgaruvchili SCADA asosidagi nosozlik prekursorini aniqlash yondashuvi. Tadqiqot katta yorliqlangan nosozlik kutubxonasi asosida nazoratli klassifikatorni o‘qitmaydi.

Moliyalashtirish: National Natural Science Foundation of China, grant 52477048; Xiamen Key Innovation Platforms Major Science and Technology Projects, grant 3502Z20261010; Zhangzhou Municipal Science and Technology Program, Open Competition Project, grant ZZ2025JB02.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar ishga ta’sir qilishi mumkin bo‘lgan ma’lum raqobat qiluvchi moliyaviy manfaatlar yoki shaxsiy munosabatlar yo‘qligini bildiradilar.

Ma’lumotlarning mavjudligi: Manba SCADA ma’lumotlar to‘plami EDP Open Data da ochiq deb ko‘rsatilgan. Qayta ishlangan ma’lumot quyi to‘plamlari va tahlil kodi esa mas’ul muallifdan asosli so‘rov bo‘yicha olinishi mumkinligi xabar qilingan.

Muallif hissalari: Tongding Yu: konseptuallashtirish, ma’lumotlar kuratsiyasi, formal tahlil, tadqiqot, metodologiya, dasturiy ta’minot, tekshirish, vizuallashtirish va dastlabki qoralama. Ruiming Fang: konseptuallashtirish, moliyalashtirishni jalb qilish, metodologiya, loyiha boshqaruvi, resurslar, rahbarlik va ko‘rib chiqish/tahrirlash. Nan Ying: tekshirish. Yihan Huang: tadqiqot.