基于二阶电路响应的交直流系统换相电压预测方法与流程

技术特征：

1.基于二阶电路响应的交直流系统换相电压预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)基于二阶电路响应形式，建立交直流系统暂态响应的预测模型；

(2)收集换流母线三相电压数据；

(3)计算换流母线电压三序分量的傅里叶展开系数；

(4)基于最小二乘法原理，对响应预测模型中的参数进行拟合；

(5)预测换相电压。

2.根据权利要求1所述的基于二阶电路响应的交直流系统换相电压预测方法，其特征在于，所述步骤(1)中交直流系统暂态响应预测模型的建立包括如下步骤：

(11)根据电力系统参数及储能元件的特点，得到暂态过程中的时域响应形式：

式中，f(t)为所求的响应，p1,2为暂态过渡期间交直流系统等值rlc电路的特征根，a(t)为f(t)的稳态分量，包括直流及各倍频交流分量；为f(t)的暂态分量；τ、ωd、.k.为与系统参数及初值条件相关的常数；j为虚数单位；

(12)根据下式计算f(t)稳态分量及暂态分量的傅里叶展开系数：

式中，ω0＝100π(rad/s)为系统基频角速度，t＝2π/ω0表示采样周期；an为稳态分量n倍频分量的系数，xn为暂态分量n倍频分量的系数；特殊的，n＝0表示直流分量，n＝1表示基频分量；

(13)记为第k次采样的波形，其中k＝1,2,3,…；δt表示两次采样波形的时间间隔，根据下式计算的傅里叶展开系数

式中，μ0、、μ2、ν0、ν1、ν2为计算的中间变量，具体可根据下式计算得到：

(14)得到的实部及虚部变化形式：

式中，ψ′n、ψ″n分别表示实部及虚部的变化函数，θ′n＝θ″n＝θ＝{τ,ωd,μi,νi|i＝0,1,2}为与系统参数及初值条件相关的参数集合。

3.根据权利要求1所述的基于二阶电路响应的交直流系统换相电压预测方法，其特征在于，所述步骤(2)中的收集换流母线三相电压数据的具体实现方法为：以故障发生/恢复时刻为零时刻，以采样频率fs采集[0tβ]时间段内换流母线的三相电压ea、eb、ec；其中tβ表示换相开始时刻。

4.根据权利要求1所述的基于二阶电路响应的交直流系统换相电压预测方法，其特征在于，所述步骤(3)中计算换流母线电压三序分量的傅里叶展开系数的具体实现步骤为：

(31)根据下式计算所需采样的波形总数n及一个采样周波内的采样点数m：

式中：floor表示向下取整函数；

(32)根据离散傅里叶变换计算三相电压第k次采样数据的傅里叶展开系数

式中，n表示所求傅里叶展开系数对应的频次；

(33)根据对称分量法计算换流母线电压第k次采样数据的三序分量的傅里叶展开系数

式中，

5.根据权利要求1所述的基于二阶电路响应的交直流系统换相电压预测方法，其特征在于，所述步骤(4)中响应预测模型中的参数的拟合，具体实现方法为：

式中：分别表示ψ′n、ψ″n的拟合参数，fit是基于最小二乘法原理的拟合函数，其形式为表示对y＝fun(θ,x)进行拟合，并返回拟合参数集

6.根据权利要求1所述的基于二阶电路响应的交直流系统换相电压预测方法，其特征在于，所述步骤(5)中换相电压预测的具体实现步骤为：

(51)预测第n+1次采样数据三序分量的傅里叶展开系数ξ＝1,2,0：

(52)根据对称分量法的逆变换，预测第n+1次采样数据三相分量的傅里叶展开系数

(53)根据下式计算换相电压三相分量的预测值

式中：与分别表示为换流母线对应相电压的各次谐波模值及幅角的预测值。

技术总结
本发明针对交直流互联系统提出了一种基于二阶电路响应的交直流系统换相电压预测方法。该方法首先基于二阶电路的响应形式建立交直流系统暂态响应的预测模型；然后根据对称分量法对换流母线电压三相分量进行分解，得到换流母线电压三序分量的傅里叶展开系数；最后基于最小二乘法原理对响应预测模型中各参数进行拟合，计算换相电压的预测值。该方法能在系统故障后快速预测换流母线各相电压，有助于及时制定和采取紧急控制措施，对维持电力系统稳定运行具有重要意义。

技术研发人员：汤奕;张超明
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2019.07.03
技术公布日：2019.11.29