一种基于数据驱动的交直流非线性系统分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于数据驱动的交直流非线性系统分析方法及装置，涉及交直流系统技术领域，包括：接收交直流系统数据，将交直流系统数据输入至预先建立的数学模型内，得到交直流系统数学模型；利用潮流计算求解交直流系统数学模型，得到交直流系统状态数据集，并将交直流系统状态数据集离散化；基于库普曼算子理论，对离散化后的交直流系统状态数据集进行升维，得到高维线性模型，利用高维线性模型对交直流非线性系统进行分析，本发明专利技术相比较现有的交直流系统数学模型分析方法，该方法以以数据驱动的方式克服了模型的不准确性带来的计算误差，同时减轻了计算负担

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据驱动的交直流非线性系统分析方法及装置


[0001]本专利技术涉及交直流系统
，具体的是一种基于数据驱动的交直流非线性系统分析方法及装置
。

技术介绍

[0002]交直流混联下电力系统具备强非线性，若对电力系统构建详细的数学模型需要上千个微分方程，“自下而上”堆积木式的建模方法面临“维数灾”问题，仿真计算代价大，并且海量仿真结果难以认知，这对于交直流系统的分析
、
预测及控制研究都带来了很大的挑战
。
特别针对交直流混联电力系统的暂态稳定研究上，目前的研究方法中，对于稳定边界的刻画通常会出现较大的误差，原因就来源于非线性系统模型的高复杂度和不精确性
。
[0003]库普曼算子可以描述非线性系统的可观测状态量在高维空间中的线性演化过程，可以将非线性问题转化为线性问题，对于非线性系统的研究有较大的价值
。
模型线性化会极大化简交直流混联电力系统的暂态稳定分析难度和提高精确度
。

技术实现思路

[0004]为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于数据驱动的交直流非线性系统分析方法及装置
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于数据驱动的交直流非线性系统分析方法，方法包括以下步骤：
[0006]接收交直流系统数据，将交直流系统数据输入至预先建立的数学模型内，得到交直流系统数学模型；
[0007]利用潮流计算求解交直流系统数学模型，得到交直流系统状态数据集，并将交直流系统状态数据集离散化；
[0008]基于库普曼算子理论，对离散化后的交直流系统状态数据集进行升维，得到高维线性模型，利用高维线性模型对交直流非线性系统进行分析
。
[0009]优选地，所述交直流系统数学模型如下：
[0010][0011]式中，下标
e
均代表稳态标幺值，
E
’
q
是
q
轴暂态电动势，
T
’
d0
是励磁绕组时间常数，
E
f
是励磁电动势，
X
d
是
d
轴电抗，
X
’
d
是
d
轴暂态电抗，
V
是端电压，
δ
是发电机功角，
θ
是发电机端电压相角，
ω
是电气角速度，
P
m
是原动机机械功率，
V
di0
是逆变侧输出电压，
V
i
是逆变侧变压器二次侧电压，
γ
是逆变器熄弧角，
V
Idc
是逆变侧直流电压，
V
I
是逆变侧变压器的一次侧电压，
m
I
是逆变侧变压器变比，
X
tI
是逆变站等值换相电抗，
I
dc
是直流电流，是逆变站的功率因数
。
[0012]优选地，所述利用潮流计算求解交直流系统数学模型，得到交直流系统状态数据集如下：
[0013]{
δ1,E
’
q1
,
δ2,E
’
q2
,
γ
}。
其中，
δ1和
δ2分别为1号和2号同步发电机的功角，
E
’
q1
和
E
’
q2
分别为1号和2号同步发电机的功角
q
轴暂态电势，
γ
为直流系统逆变侧关断角
。
[0014]优选地，将交直流系统状态数据集离散化
{
δ1,E
’
q1
,
δ2,E
’
q2
,
γ
}
得到到两个观测状态数据集矩阵：
M
，
M+。
[0015]优选地，所述矩阵
M
，
M+
分别由观测函数
ψ
i
(X
i
)
构成，表示如下：
[0016][0017][0018]其中，
{X1,X2,
…
,X
N+1
}(X
i
＝
X((i
‑
1)
Δ
t))
为采样数据序列，
Δ
t
是采样时间间隔
。
[0019]优选地，所述高维线性模型如下：
[0020][0021]式中
z(x)
为观测状态变量，
z(x+1)
为线性近似，
y(x+1)
为估计状态参数，
A、C
为矩阵
。
[0022]优选地，所述矩阵
A
和
C
的用最小二乘法得到，其解析解如下：
[0023][0024]其中，数据矩阵
G,V
分别表示
[0025][0026]G
＝
[M]M
T
。
[0027]其中，
X
是系统状态量矩阵
。
[0028]第二方面，为了达到上述目的，本专利技术公开了一种基于数据驱动的交直流非线性系统分析装置，包括：
[0029]输入模块：用于接收交直流系统数据，将交直流系统数据输入至预先建立的数学模型内，得到交直流系统数学模型；
[0030]计算模块：用于利用潮流计算求解交直流系统数学模型，得到交直流系统状态数据集，并将交直流系统状态数据集离散化；
[0031]分析模块：用于基于库普曼算子理论，对离散化后的交直流系统状态数据集进行升维，得到高维线性模型，利用高维线性模型对交直流非线性系统进行分析
。
[0032]在本专利技术的另一方面，为了达到上述目的，公开了一种设备，包括：
[0033]一个或多个处理器；
[0034]存储器，用于存储一个或多个程序；
[0035]当一个或多个所述程序被一个或多个所述处理器执行，使得一个或多个所述处理器实现如上所述的一种基于数据驱动的交直流非线性系统分析方法
。
[0036]在本专利技术的又一方面，为了达到上述目的，公开了一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上所述的一种基于数据驱动的交直流非线性系统分析方法
。
[0037]本专利技术的有益效果：
[0038]本专利技术可以将复杂的非线性交直流系统模型进行升维线性化，大大简化对交直流系统的后续分析
、
预测和控制...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于数据驱动的交直流非线性系统分析方法，其特征在于，方法包括以下步骤：接收交直流系统数据，将交直流系统数据输入至预先建立的数学模型内，得到交直流系统数学模型；利用潮流计算求解交直流系统数学模型，得到交直流系统状态数据集，并将交直流系统状态数据集离散化；基于库普曼算子理论，对离散化后的交直流系统状态数据集进行升维，得到高维线性模型，利用高维线性模型对交直流非线性系统进行分析
。2.
根据权利要求1所述的一种基于数据驱动的交直流非线性系统分析方法，其特征在于，所述交直流系统数学模型如下：式中，下标
e
均代表稳态标幺值，
E
’
q
是
q
轴暂态电动势，
T
’
d0
是励磁绕组时间常数，
E
f
是励磁电动势，
X
d
是
d
轴电抗，
X
’
d
是
d
轴暂态电抗，
V
是端电压，
δ
是发电机功角，
θ
是发电机端电压相角，
ω
是电气角速度，
P
m
是原动机机械功率，
V
di0
是逆变侧输出电压，
V
i
是逆变侧变压器二次侧电压，
γ
是逆变器熄弧角，
V
Idc
是逆变侧直流电压，
V
I
是逆变侧变压器的一次侧电压，
m
I
是逆变侧变压器变比，
X
tI
是逆变站等值换相电抗，
I
dc
是直流电流，是逆变站的功率因数
。3.
根据权利要求1所述的一种基于数据驱动的交直流非线性系统分析方法，其特征在于，所述利用潮流计算求解交直流系统数学模型，得到交直流系统状态数据集如下：
{
δ1,E
’
q1
,
δ2,E
’
q2
,
γ
}
其中，
δ1和
δ2分别为1号和2号同步发电机的功角，
E
’
q1
和
E
’
q2
分别为1号和2号同步发电机的功角
q
轴暂态电势，
γ
为直流系统逆变侧关断角
。4.
根据权利要求3所述的一种基于数据驱动的交直流非线性系统分析方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：高丙团，曹泽宇，杨志超，王新刚，周专，于志勇，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：