[发明专利]适用于EAST电源装置脉冲有功功率的分解拟合方法

说明书

本发明公开了一种适用于EAST电源装置脉冲有功功率的分解拟合方法，包括：1采集EAST电源装置有功功率信号序列；2、采用快速傅里叶变换对原信号序列进行分解，取幅值较大分量作为周期振荡分量序列的拟合值；3、除去原信号序列中的周期振荡分量序列的拟合值，从而得到待拟合的衰减分量序列并采用Prony算法进行拟合，得到待拟合的衰减分量序列的拟合值；4、由周期振荡分量序列的拟合值和待拟合的衰减分量序列的拟合值共同组成原信号序列的拟合值，从而完成有功功率的分解拟合。本发明能够建立精确EAST电源装置有功功率模型，并维持电网安全稳定运行。

技术领域

本发明属于电力信号分解拟合领域，具体涉及一种适用于EAST电源装置脉冲有功功率分解拟合方法。

背景技术

世界面临严重的能源短缺和环境污染问题，核聚变由于原料充足、运行安全、不产生放射性废料等优点，被认为是最可能从根本上解决未来能源危机的理想清洁能源。世界各国聚变研究表明，基于超导托卡马克的磁约束聚变能开发利用具有充分的科学可行性。

全超导托卡马克核聚变实验装置(Experimental Advanced SuperconductingTokamak,EAST)旨在近堆芯的高参数条件下研究等离子体的稳态和先进运行，深入探索实现聚变能源的工程、物理问题。为控制等离子体的产生、维持、破裂及等离子体电流形状分布，EAST电源系统为各超导线圈和辅助加热系统提供不同规格的高功率电源。

由于超导线圈在EAST运行时相当于一个大型储能装置，故电源系统与电网间存在频繁且快速的能量交换。实测数据表明极向场与10kV母线间有功功率交换频率以kHz计，从电网获取最大瞬时功率约15MW，向电网注入最大瞬时功率约23MW。更有甚者，预计2035年前后建成中国聚变工程实验堆(Chinese Fusion Engineering Testing Reactor,CFETR)第一阶段稳态运行功率为250MW，其与电网之间有功功率交换保守估计在数百兆瓦级别。如此巨大且快速正负振荡有功功率并入电网，若不加以控制，可能导致电网的节点电压、频率和线路电流的剧烈波动；引起电气距离较近的同步发电机出力波动，甚至产生低频振荡或轴系扭振；使并网同步发电机功角差波动，乃至系统瓦解等严重后果。因此需要研究EAST电源装置脉冲有功功率特性，探索其对并网电力系统稳定影响机理，设计控制调节器改造电源装置并网特性，为其兼容电网运行提供具体建议。

其中，建立准确、精细的有功负荷模型是研究电源装置对电网稳定影响的基础。然而现有技术并无针对托卡马克电源装置有功功率的分解和拟合，研究方法并不完善。若采用传统负荷、风电、光伏功率机理驱动预测方法，电源装置运行状态取决于等离子体放电模式和控制需要，等离子体电流的不确定性和毫秒级可控要求导致电源装置的控制方式和运行时长亦无规律，与电网交换的有功也无规律可循。因此，传统的机理驱动方法并不适用于当前电源装置有功功率分解与拟合。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提出一种适用于EAST电源装置脉冲有功功率的分解拟合方法，以期能够精确快速的将有功功率分解为周期振荡信号和衰减信号，并分别进行拟合以得到EAST电源装置有功功率信号的函数表达形式，从而为建立准确、精细的有功负荷模型，保证电网的稳定性提供有利帮助。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

本发明一种适用于EAST电源装置脉冲有功功率的分解拟合方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、设采集EAST电源装置所得到的N个有功功率信号组成的原信号序列记为{X(k)|k＝0,1,…,N-1}，其中，X(k)表示第k个有功功率信号；每个有功功率信号之间的间隔时间为Δt，则采样频率为

所述原信号序列{X(k)|k＝0,1,…,N-1}是由周期振荡分量序列{F(k)|k＝0,1,…,N-1}和衰减分量序列{P(k)|k＝0,1,…,N-1}组成，其中，F(k)表示第k个周期振荡分量，P(k)表示第k个衰减分量；