MMC换流站运行状态模糊综合评判方法技术

一种MMC换流站运行状态模糊综合评判方法，属于电力输电技术领域。本发明专利技术的目的是利用Tsallis小波包能量熵算法对直流母线电压信息进行统计运算，将暂态故障时Tsallis小波包能量熵的峰值与未发生故障时Tsallis小波包能量熵峰值之比作为一个评估因素的MMC换流站运行状态模糊综合评判方法。本发明专利技术步骤是：采集直流母线电压信号，采样频率为1024Hz,利用离散小波包将直流母线的电压信号i层分解，离散小波包节点系数或重构信号矩阵，最终得到一个Tsallis熵小波包能量熵。本发明专利技术结合反非广延熵，可提出一种评判方法，实现对MMC运行状态的健康评判，推动MMC‑HVDC交直流混联系统能量传递过程的研究进程。通过对MMC换流站中各电气信息变化的分析，准确反映MMC换流站受交流线路故障或扰动的影响严重程度，继而实现对MMC运行状态的健康评判。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力输电

技术介绍
2001年，德国慕尼黑联邦国防军大学的RainerMarquardt提出了模块化多电平换流器（multilevelmodularconverter，MMC）的概念。2010年11月，世界上第一个基于模块化多电平换流器的柔性直流输电（MMC-HVDC）工程-TransBayCable工程在美国旧金山市投入运行。MMC-HVDC系统具有可向孤岛供电、不会换相失败、波形水平低、故障处理能力强、占地面积小等诸多优点。工程实验表明，当交流输电线路发生暂态故障时，对MMC运行产生相应的影响。若能提出一种评判方法，通过对MMC换流站中各电气信息变化的分析，准确反映MMC换流站受交流线路故障或扰动的影响严重程度，实现对MMC运行状态的健康评判，必将推动MMC运行特性分析及交直流混联系统能量传递过程的研究进程。模糊综合评判是对具有多种属性或总体优劣受多种因素影响的事物做出合理的、综合这些属性或因素的、总体评价的一种多因素决策方法。具有结果清晰、系统性强等特点。模糊综合评判主要涉及4个要素：评语集、因素集A、隶属矩阵M和模糊权向量E。可拓理论是以物元理论和可拓集合理论为基础，从定景和定性两个角度去研究解决问题的规律和方法，即从物元可拓性进行定性分析，从关联函数进行定量计算，从而更全面地确定各因素对各评语集的隶属度。工程实验表明，包含MMC-HDVC的交直流混合系统中，交流输电线路暂态扰动会对>模块化多电平换流器的运行状态产生影响。继而导致MMC换流站内各相上下桥臂的能量分布存在差异。但由于站内各相电气信号暂态突变成分复杂，存在不确定性及模糊性等特征，直接基于此类信号的传统的状态评判方法无法满足评判精度要求。目前，基于MMC运行状态的评估还停留在只利用MMC换流站内部的电压、电流等电气信息，没有考虑其直流母线上的电气信息，其评估结果不能完全刻画MMC整流站内运行状态的变化规律。
技术实现思路
本专利技术的目的是利用Tsallis小波包能量熵算法对直流母线电压信息进行统计运算，将暂态故障时Tsallis小波包能量熵的峰值与未发生故障时Tsallis小波包能量熵峰值之比作为一个评估因素的MMC换流站运行状态模糊综合评判方法。本专利技术步骤是：采集直流母线电压信号，采样频率为1024Hz,利用离散小波包将直流母线的电压信号i层分解，离散小波包节点系数或重构信号矩阵为，为被测信号原始数据长度，在上定义一个滑动数据窗，窗宽为，滑动因子为，该滑动数据窗表示为：上式中，，，di,j(k)为小波包节点（i，j）第k个离散小波包系数或重构信号，k为离散小波包系数或重构信号矩阵中元素位置变量，N为分解层数上限，M为Tsallis小波包能量熵长度；则Tsallis小波包能量熵运算的过程为：为信号在以时刻为中心、窗宽为的滑动数据窗内的尺度i上个小波包系数组或重构信号的能量和，其中为时刻滑动时间窗内尺度i上第j个节点小波包系数或重构信号的能量和；令且，则时刻的Tsallis熵小波包能量熵为重复上述运算过程，直到，最终得到一个Tsallis熵小波包能量熵。本专利技术将暂态故障时Tsallis小波包能量熵的峰值与未发生故障时Tsallis小波包能量熵的峰值之比作为第七个因素，将第七个因素与直接利用各相上下桥壁电流峰值的比值作为评判的六个因素组成因素集。本专利技术结合反非广延熵，可提出一种评判方法，实现对MMC运行状态的健康评判，推动MMC-HVDC交直流混联系统能量传递过程的研究进程。通过对MMC换流站中各电气信息变化的分析，准确反映MMC换流站受交流线路故障或扰动的影响严重程度，继而实现对MMC运行状态的健康评判。其积极效果：（1）本专利技术引入Tsallis小波包能量熵，将暂态故障时Tsallis小波包能量熵的峰值与未发生故障时Tsallis小波包能量熵的峰值之比作为一个评估因素，并结合MMC换流站内的六个评估因素，作为一个因素集，为准确刻画MMC整流站内运行状态的变化规律提供了理论基础。（2）本专利技术提出的模糊综合评判方法将模糊综合评判、可拓理论和熵统计理论的有机融合，并整合MMC换流站中繁杂的信息，将多组数据信息有机的融合统计，并能准确反映MMC换流站受交流线路故障或扰动的影响严重程度，实现对MMC运行状态的健康评判。（3）本专利技术不但为深入分析MMC换流站运行特性提供了理论依据，也为交直流混联系统暂态能量传递过程的研究提供了技术支持。附图说明图1是本专利技术MMC的等效电路。图2是本专利技术评判流程图。具体实施方式本专利技术利用Tsallis小波包能量熵算法对直流母线电压信息进行统计运算，其运算过程如下：采集直流母线电压信号，采样频率为1024Hz,利用离散小波包将直流母线的电压信号i层分解，离散小波包节点系数或重构信号矩阵为，为被测信号原始数据长度，在上定义一个滑动数据窗，窗宽为，滑动因子为，该滑动数据窗表示为：上式中，，，di,j(k)为小波包节点（i，j）第k个离散小波包系数或重构信号，k为离散小波包系数或重构信号矩阵中元素位置变量，N为分解层数上限，M为Tsallis小波包能量熵长度；则Tsallis小波包能量熵运算的过程为：为信号在以时刻为中心、窗宽为的滑动数据窗内的尺度i上个小波包系数组或重构信号的能量和，其中为时刻滑动时间窗内尺度i上第j个节点小波包系数或重构信号的能量和；令且，则时刻的Tsallis熵小波包能量熵为重复上述运算过程，直到，最终得到一个Tsallis熵小波包能量熵。将交流输电线路发生暂态故障时MMC整流站内的桥臂电流的峰值与未发生故障时MMC整流站内对应桥臂电流的峰值之比作为一个因素，由此可得到六个因素（如表1所示）。由于直接利用各相上下桥壁电流峰值的比值作为评判因素的结果不能完全代表交流输电线路暂态故障状态且无法刻画MMC整流站内运行状态的变化规律，所以利用Tsallis小波包能量熵算法对直流母线电压信息进行统计运算。本专利技术将暂态故障时Tsallis小波包能量熵的峰值与未发生故障时Tsallis小波包能量熵的峰值之比作为第七个因素，将第七个因素与直接利用各相上下桥壁电流峰值的比值作为评判的六个因素组成因素集。表1因素集及其代表含义下面对本专利技术做进一步详细描述：MMC由三相六个桥壁组成，每个桥壁由若干个相互连接且结构相同的子模块（sub-module,SM）与一个电抗器、一个等效阻抗串联构成，上、下两个桥壁构成一个相单元，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MMC换流站运行状态模糊综合评判方法，其特征在于：其步骤是：采集直流母线电压信号，采样频率为1024Hz,利用离散小波包将直流母线的电压信号i层分解，离散小波包节点系数或重构信号矩阵为，为被测信号原始数据长度，在上定义一个滑动数据窗，窗宽为，滑动因子为，该滑动数据窗表示为：上式中，，， di,j(k)为小波包节点（i，j）第k个离散小波包系数或重构信号，k为离散小波包系数或重构信号矩阵中元素位置变量，N为分解层数上限，M为Tsallis小波包能量熵长度；则Tsallis小波包能量熵运算的过程为：为信号在以时刻为中心、窗宽为的滑动数据窗内的尺度i上个小波包系数组或重构信号的能量和，其中为时刻滑动时间窗内尺度i上第j个节点小波包系数或重构信号的能量和； 令且，则时刻的Tsallis熵小波包能量熵为重复上述运算过程，直到，最终得到一个Tsallis熵小波包能量熵。

【技术特征摘要】
1.一种MMC换流站运行状态模糊综合评判方法，其特征在于：其步骤是：
采集直流母线电压信号，采样频率为1024Hz,利用离散小波包将直流母线的电压信号i
层分解，离散小波包节点系数或重构信号矩阵为，
为被测信号原始数据长度，在上定义一个滑动数据窗，窗宽为，滑动因子为
，该滑动数据窗表示为：
上式中，，，di,j(k)为小波包节点（i，j）第k个离散
小波包系数或重构信号，k为离散小波包系数或重构信号矩阵中元素位置变量，N为分解层
数上限，M为Tsallis小波包能量熵长度；则Tsallis小波包能量熵运算的过程为：
为信号在以时...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈继开，窦延辉，李国庆，辛业春，王振浩，王鹤，李扬，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22