[发明专利]一种基于最小二乘拟合的直流系统保护方法及装置

权利要求书

1.一种基于最小二乘拟合的直流系统保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集故障直流系统整流侧的电压得到电压采样值；

根据最小二乘法得到所述电压采样值对应的电压拟合值，并根据所述电压拟合值获得所述电压拟合值对应的电压拟合误差，包括如下步骤：

采用指数函数拟合一个周波内的所述电压采样值，并根据三阶泰勒展开式得到所述电压采样值与时间的关系式；

基于最小二乘法得到所述电压采样值与时间的关系式对应的泰勒展开系数拟合值，并根据所述泰勒展开系数拟合值得到电压采样值对应的电压拟合值；

将所述电压采样值与电压拟合值作差得到拟合误差矩阵；

将所述拟合误差矩阵中的N个子电压拟合误差求和，得到电压拟合误差，其中，N为一个周波内采样总点数；

基于所述电压拟合误差及瞬时/永久故障判据，判断直流系统的故障类型；

根据所述故障类型发送控制信号，控制直流系统的重启或闭锁，以实现对直流系统的保护。

2.根据权利要求1所述的基于最小二乘拟合的直流系统保护方法，其特征在于，所述电压采样值与时间的关系式为：

式中，s为电压采样值矩阵，s(n)为采样点为n时的电压采样值，t_n为采样点为n时的采样时间，其中，n＝0,...,N-1，N为一个周波内采样总点数，a、b均为指数函数的拟合系数，B为关于时间的常数矩阵，P为泰勒展开系数。

3.根据权利要求2所述的基于最小二乘拟合的直流系统保护方法，其特征在于，基于最小二乘法得到所述电压采样值与时间的关系式对应的泰勒展开系数拟合值为：

式中，为泰勒展开系数拟合值，B^H为B的共轭转置矩阵，B^-1为B的逆矩阵；

根据所述泰勒展开系数拟合值得到电压采样值对应的电压拟合值为:

式中，为电压拟合值。

4.根据权利要求3所述的基于最小二乘拟合的直流系统保护方法，其特征在于，所述拟合误差矩阵的计算公式为：

式中，Q为拟合误差矩阵，I为单位矩阵，q_n为采样点为n时的子电压拟合误差。

5.根据权利要求4所述的基于最小二乘拟合的直流系统保护方法，其特征在于，所述电压拟合误差的计算公式为：

式中，Q_sum为电压拟合误差，i为当前采样点。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于最小二乘拟合的直流系统保护方法，其特征在于，所述瞬时/永久故障判据为电压拟合误差大于电压拟合误差门槛值。

7.根据权利要求6所述的基于最小二乘拟合的直流系统保护方法，其特征在于，基于所述电压拟合误差及瞬时/永久故障判据，判断直流系统的故障类型，包括：

若所述判据成立，则判断为瞬时性故障；否则，判断为永久性故障；

根据所述故障类型发送控制信号，控制直流系统的重启或闭锁，包括：

当为瞬时性故障时，保护装置向直流系统换流站发送重启信号，整流站改为最小触发角控制，直流系统重启；

当为永久性故障时，保护装置向直流系统换流站发送闭锁信号，换流站闭锁触发脉冲，以使直流系统闭锁。

8.一种基于最小二乘拟合的直流系统保护装置，其特征在于，包括：

电压采集模块，用于采集故障直流系统整流侧的电压得到电压采样值；

电压拟合模块，用于根据最小二乘法得到所述电压采样值对应的电压拟合值，并根据所述电压拟合值获得所述电压拟合值对应的电压拟合误差；

所述电压拟合模块执行下述流程：

采用指数函数拟合一个周波内的所述电压采样值，并根据三阶泰勒展开式得到所述电压采样值与时间的关系式；

基于最小二乘法得到所述电压采样值与时间的关系式对应的泰勒展开系数拟合值，并根据所述泰勒展开系数拟合值得到电压采样值对应的电压拟合值；

将所述电压采样值与电压拟合值作差得到拟合误差矩阵；

将所述拟合误差矩阵中的N个子电压拟合误差求和，得到电压拟合误差，其中，N为一个周波内采样总点数；

故障类型判断模块，用于根据所述电压拟合误差及瞬时/永久故障判据，判断直流系统的故障类型；

保护动作模块，用于根据所述故障类型发送控制信号，控制直流系统的重启或闭锁，以实现对直流系统的保护。