[发明专利]考虑电流变化的特高压直流输电系统换相失败判别方法

权利要求书

1.一种考虑电流变化的特高压直流输电系统换相失败判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取逆变器关断角的表达式，并基于直流输电线路等效电感、电容以及平波电抗器，对特高压直流输电线路进行建模，得到等效电路；

S2：基于等效电路，分别对整流侧换流母线电压与整流侧直流电压间的关系、逆变侧换流母线电压与逆变侧直流电压间的关系进行线性化处理和拉普拉斯变换；

S3：整流侧定电流控制建模，获得定电流控制器的传递函数；

S4：计算逆变侧换流母线电压故障后电压，并进行拉普拉斯变换；

S5：根据低压限流控制动作特性与逆变侧直流电压计算方法，计算直流电流指令值；

S6：结合S1-S5的处理结果，获得直流电流表达式，在直流标准测试系统下，对直流电流表达式进行拉普拉斯反变换，得到直流电流的解析表达式；

S7：根据直流电流的解析表达式确定直流电流最大值，将直流电流最大值代入逆变器关断角表达式中，分别获得单相接地故障下的关断角表达式和三相短路故障下的关断角表达式；

S8：判断如果发生故障后只有一个相电压发生变化，则转向S9，如果发生故障后有三个相电压均发生变化，则转向S10；

S9：将单相接地故障下的关断角与逆变器发生换相失败的最小关断角进行比较，当单相接地故障下的关断角小于等于逆变器发生换相失败的最小关断角时，则判断为换相失败；当单相接地故障下的关断角大于逆变器发生换相失败的最小关断角时，则判断为换相成功；

S10：将三相短路故障下的关断角与逆变器发生换相失败的最小关断角进行比较，当三相短路故障下的关断角小于等于逆变器发生换相失败的最小关断角时，则判断为换相失败；当三相短路故障下的关断角大于逆变器发生换相失败的最小关断角时，则判断为换相成功。

2.根据权利要求1所述的考虑电流变化的特高压直流输电系统换相失败判别方法，其特征在于，所述S1中，所述逆变器关断角的表达式为：

式中，U_LI为逆变侧换流母线电压，X_CI为逆变侧换相电抗，I_dI为逆变侧直流电流，T_I为逆变侧换流变压器二次侧与一次侧变比为，β为逆变器触发超前角，为逆变换流母线线电压过零点偏移角度；

所述等效电路的电压、电流方程为：

式(2)中，U_dR为整流侧直流电压，L_R为考虑整流侧平波电抗器与直流电感的等效值，i(0_)为故障时刻的直流电流值，u(0_)为故障时刻直流线路中点直流电压值，C为直流输电线路等效对地电容，I_C为故障期间电容C处的电流值，I_dI为逆变侧直流电流，R_d为直流输电线路等效电阻，L_I为考虑逆变侧平波电抗器与直流电感的等效电感，U_dI为逆变侧直流电压。

3.根据权利要求2所述的考虑电流变化的特高压直流输电系统换相失败判别方法，其特征在于，所述S2中，基于等效电路，分别对整流侧换流母线电压与整流侧直流电压间的关系、逆变侧换流母线电压与逆变侧直流电压间的关系进行线性化处理和拉普拉斯变换，具体包括：

S201，整流侧换流母线电压与整流侧直流电压间的关系进行线性化处理，则整流侧直流空载直流电压与整流侧直流电压之间的关系为：

式中，α为整流侧触发角，U_dR0为整流侧直流空载直流电压，X_CR为整流侧换相电抗，N为脉动换流器的个数；

对式(3)中的cosα进行线性化，通过对cosα数据进行离散化，其次对离散数据进行线性拟合，得到拟合方程为：

cosα＝-0.01326α+1.26231 (4)

则根据式(3)与(4)可得整流侧换流母线电压与整流侧直流电压经过线性化处理后的方程，并进行拉普拉斯变化后为：

式中d_R定义为：

S202，同步骤201推导原理，对逆变侧换流母线电压与逆变侧直流电压间关系进行线性化处理和拉普拉斯变换，可表示为：

式中d_I定义为：