【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電力系統(tǒng)及其自動化，尤其是一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的高壓直流輸電換相失敗的識別及預(yù)測模型及方法，本專利技術(shù)是申請?zhí)枮?02210224288.5的專利技術(shù)專利的分案申請。
技術(shù)介紹
1、高壓直流輸電系統(tǒng)中換流器換流閥極易因為交流系統(tǒng)故障導(dǎo)致?lián)Q相失敗，若引發(fā)后續(xù)換相失敗，會引發(fā)換流站單極或雙極閉鎖，導(dǎo)致送端電網(wǎng)功率盈余和受端電網(wǎng)功率缺損，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性帶來了巨大威脅。
2、高壓直流輸電系統(tǒng)首次換相失敗一般難以避免，但其對電網(wǎng)的影響有限，可以自行恢復(fù)。首次換相失敗后發(fā)生的后續(xù)換相失敗會對電網(wǎng)造成多次沖擊，威脅電網(wǎng)安全。在現(xiàn)有技術(shù)中，授權(quán)公告號cn110441658a的專利文獻(xiàn)公開了一種考慮直流電流變化的高壓直流換相失敗判別方法，它通過建立三相接地故障下的關(guān)斷角模型和單相接地故障下的關(guān)斷角模型計算單相接地故障下的關(guān)斷角表達(dá)式和三相短路故障下的關(guān)斷角表達(dá)式，當(dāng)三相短路故障下的關(guān)斷角小于等于逆變器發(fā)生換相失敗的最小關(guān)斷角時，則判斷為換相失敗；反之，則判斷為換相成功。發(fā)生單相接地故障，在直流標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)下將單相接地故障下的關(guān)斷角與逆變器發(fā)生換相失敗的最小關(guān)斷角進(jìn)行比較，當(dāng)單相接地故障下的關(guān)斷角小于等于逆變器發(fā)生換相失敗的最小關(guān)斷角時，則判斷為換相失敗；反之，則判斷為換相成功。
3、上述這類現(xiàn)有技術(shù)通過比較故障下的關(guān)斷角和最小關(guān)斷角的大小，可以很好的實現(xiàn)換相失敗的判別。但是這類現(xiàn)有技術(shù)無法對危害性更大的后續(xù)換相失敗進(jìn)行預(yù)測。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是
2、一種對高壓直流輸電換相失敗進(jìn)行識別的模型，它包括數(shù)據(jù)采集模塊、特征提取模塊、決策模塊、輸出模塊；
3、數(shù)據(jù)采集模塊用于對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及數(shù)據(jù)預(yù)處理；
4、特征提取模塊用于從原始數(shù)據(jù)中進(jìn)行特征提取并進(jìn)行分類，并對所提特征數(shù)據(jù)進(jìn)行計算將其轉(zhuǎn)化為分類器可用的樣本集；
5、決策模塊用于進(jìn)行首次換相失敗識別及后續(xù)換相失敗預(yù)測；
6、輸出模塊用于輸出預(yù)測結(jié)果。
7、數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與特征提取模塊的輸入端連接，特征提取模塊的輸出端與決策模塊的輸入端連接，決策模塊的輸出端與輸出模塊的輸入端連接；
8、特征提取模塊包括第一特征計算單模塊、第二特征計算模塊，決策模塊包括首次換相失敗識別模塊、后續(xù)換相失敗預(yù)測模塊；
9、數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端均與第一特征計算模塊、第二特征計算模塊的輸入端連接，第一特征計算單元的輸出端與首次換相失敗識別模塊的輸入端連接，首次換相失敗識別模塊的輸出端與輸出模塊、以及第二特征計算模塊的輸入端連接，第二特征計算模塊的輸出端與后續(xù)換相失敗預(yù)測模塊的輸入端連接，后續(xù)換相失敗預(yù)測模塊的輸出端與輸出模塊的輸入端連接。
10、第一特征計算模塊用于將第一段原始特征量轉(zhuǎn)化為分類器可用的特征量，第二特征計算模塊用于將第二段原始特征量轉(zhuǎn)化為分類器可用的特征量，首次換相失敗識別模塊用于識別首次換相失敗，后續(xù)換相失敗預(yù)測模塊用于預(yù)測后續(xù)換相失敗。
11、數(shù)據(jù)采集模塊包括數(shù)據(jù)采集模塊、初步計算模塊，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與初步計算模塊的輸入端連接，初步計算模塊的輸出端與第一特征計算模塊、以及第二特征計算模塊的輸入端連接。
12、關(guān)于數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊對實時運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)包括：逆變側(cè)換流母線電壓、直流電流、提前觸發(fā)角以及關(guān)斷角參數(shù)。將所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，得到換流母線電壓有效值及各相瞬時值、直流電流有效值、觸發(fā)角指令值、關(guān)斷角實際值。
13、關(guān)于特征提取模塊，特征提取模塊，本專利技術(shù)基于elm實施兩段二分類進(jìn)行換相失敗識別、預(yù)測。從數(shù)據(jù)采集模塊輸出的數(shù)據(jù)中提取出所需兩段電氣量數(shù)據(jù)，第一段提取時間故障后的逆變側(cè)換流母線電壓有效值、直流電流有效值作為第一段elm分類器的原始樣本集，可表示為：
14、
15、式中，x1-original為所采集第一段的原始樣本集，為第a個原始樣本的第b個原始電氣量，m為原始樣本集的樣本數(shù)，n表示每個樣本所包含的原始電氣量個數(shù)。
16、第二段提取時間為故障后到關(guān)斷角重新恢復(fù)至參考值時間，逆變側(cè)換流母線相電壓瞬時值提取時間為故障開始時刻。采集數(shù)據(jù)包括：直流電流有效值、換流母線電壓有效值和各相瞬時值、觸發(fā)角指令值。作為第二段elm分類器的原始樣本集，可表示為
17、
18、式中，x2-original為所采集第二段的原始樣本集，為第a個原始樣本的第b個原始電氣量，m為原始樣本集的樣本數(shù)，n表示每個樣本所包含的原始電氣量個數(shù)。
19、將原始特征量轉(zhuǎn)化為特征量，用于第一段的特征量為：
20、i1-max：電流最大值，u1-min：電壓最小值；
21、
22、式中，x1-data為計算所得第一段的樣本集，為第a個樣本的第b個原始電氣量，m為樣本集的樣本數(shù)，n表示每個樣本所包含的特征量個數(shù)。
23、用于第二段的特征量為：
24、i2-max：電流最大值，u2-max：電壓最大值，α2-max：觸發(fā)角最大值，i2-min：電流最小值，u2-min：電壓最小值，α2-min：觸發(fā)角最小值，i2-average：電流平均值，u2-averag：電壓平均值，α2-average：觸發(fā)角平均值，thdu：總電壓諧波畸變率；
25、△t：采樣時間間隔
26、
27、式中，x2-data為計算所得第二段的樣本集，為第a個樣本的第b個原始電氣量，m為樣本集的樣本數(shù)，n表示每個樣本所包含的特征量個數(shù)。
28、其中，第一段樣本集用于識別首次換相失敗，第二段樣本集用于預(yù)測后續(xù)換相失敗。另外，第二段樣本集數(shù)據(jù)的計算處理要依據(jù)決策模塊進(jìn)行啟動，如果決策模塊判斷出現(xiàn)首次換相失敗，則啟動第二段數(shù)據(jù)的處理，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)過程，否則不啟動。
29、關(guān)于決策模塊，決策模塊分兩部分，即首次換相失敗識別和后續(xù)換相失敗預(yù)測，其中，后續(xù)換相失敗預(yù)測是在首次換相失敗識別基礎(chǔ)之上實現(xiàn)的。首先，將特征提取模塊中的第一段樣本集輸入至事先訓(xùn)練好的首次換相失敗模型中，實現(xiàn)首次換相失敗識別，若模型輸出結(jié)果為無換相失敗發(fā)生，則將識別結(jié)果輸出至輸出模塊；若結(jié)果為發(fā)生首次換相失敗，則向特征提取模塊發(fā)出信號，啟動處理第二段數(shù)據(jù)。然后，將轉(zhuǎn)化后的樣本集輸入至決策模塊中事先訓(xùn)練好的后續(xù)換相失敗預(yù)測模型中，實現(xiàn)后續(xù)換相失敗預(yù)測。最后，將模型預(yù)測結(jié)果輸出至輸出模塊。
30、特征提取模塊、決策模塊協(xié)同工作時，包括以下步驟：
31、步驟1：特征提取模塊從原始電氣量數(shù)據(jù)中提取出用于換相失敗識別及預(yù)測所需要的兩段電氣特征量數(shù)據(jù)；
32、步驟2：將第一段數(shù)據(jù)通過第一特征計算模塊進(jìn)行計算轉(zhuǎn)化為分類器可用的樣本并輸入至決策模塊中本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種進(jìn)行換相識別、預(yù)測的ELM網(wǎng)絡(luò)模型的獲取方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟2-3)中，矩陣H2為：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模型，其特征在于，在首次換相失敗識別模型中，得到分類結(jié)果T1后，根據(jù)故障下的電氣特征量識別各故障下是否已經(jīng)會發(fā)生換相失敗；
【技術(shù)特征摘要】
1.一種進(jìn)行換相識別、預(yù)測的elm網(wǎng)絡(luò)模型的獲取方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳鐵，蔡東閣，何思敏，曹穎，
申請(專利權(quán))人：三峽大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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