[发明专利]可快速同步对称故障下电压相位的高压直流锁相环及方法

权利要求书

1.一种可快速同步对称故障下电压相位的高压直流锁相环方法，其特征在于，步骤如下：

S1、故障检测：在锁相环的测量系统中，根据高压直流输电系统的换流母线前三次的相位增量差、频率跟踪器的输出变化率和输入的换相电压幅值，以及换流母线当前a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c的周期检测结果，检测是否发生对称故障；

S2、选定锁相方式：若判定为对称故障，则将锁相环运行在第二锁相方式；若判定为额定工况或者非对称故障，则将锁相环运行在第一锁相方式；

S3、在发生对称故障的情况下计算相位跳变补偿值，并将对称故障下的相位跳变补偿值输入到锁相环的锁相控制系统中；

S4、按照步骤S2中选定的锁相方式对高压直流换相电压的相位进行同步；

在步骤S4中，在额定工况或者非对称故障工况下，按照选定的第一锁相方式对高压直流换相电压的相位进行同步，过程如下：

S411、将换流母线当前a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c，以采样周期T_s为采样基准，进行插补采样处理；

利用一个固定储存位置来储存采样周期T_s的累加时间进度值t₀＝kT_s；

S412、将t₀与运行时间t进行比较，运行时间t为运行步长t_step的累加时间，当t≥t₀时，输出同步信号sync＝1，作为使能信号，同时输出线性插值的百分数frac＝(t-t₀)/t_step；

S413、对于采样周期T_s不一定为运行步长的整数倍，对采样信号进行自定义插值处理，获取三相电压信号；

S414、将三相电压信号转换到αβ坐标系下，然后进行Clarke变换后获得电压信号；

S415、利用FIR数字滤波器从电压信号中提取出αβ坐标系下的基频正序电压分量；

S416、对β轴电压与α轴电压的基频正序取比值，再作反正切运算

S417、将θ同时输入到频率跟踪器和锁相控制系统，通过频率跟踪器获得最新的采样周期T_s，通过锁相控制系统输出与输入电压同步的第一锁相方式相位结果

在步骤S4中，在对称故障工况下，按照选定的第二锁相方式对高压直流换相电压的相位进行同步，过程如下：

执行步骤S411～S416；

S427、将θ同时输入到频率跟踪器和锁相控制系统，分别获得最新的采样周期T_s和故障控制信号动作前一个周期至当前时刻的相位增值；

获取故障控制信号动作前一个周期时刻第一锁相方式的相位输出值

将相位增值、相位输出值和步骤S3中的相位跳变值θ_comp求和，得到第二锁相方式的相位输出结果

2.根据权利要求1所述的高压直流锁相环方法，其特征在于，步骤S1的故障检测过程具体如下：

S11、对于当前时刻及其前三个时刻，将这些时刻对应的相位增量输出按照时间序列依次进行比较，当相位增量差连续3次大于第一阈值，则生成第一控制信号；

将频率跟踪器的输出变化率与第二阈值进行比较，在输出变化率大于阈值的情况下生成第二控制信号；

获取换流母线当前a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c，并将这些电压分量在αβ坐标系下的电压幅值与第三阈值比较，当αβ坐标系下的电压幅值大于第三阈值时，生成第三控制信号；

S12、综合第一、二和第三控制信号，生成故障控制信号；

S13、将换流母线当前a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c分别与各自对应的前一周期的电压值进行比较，小于或等于则表示换流母线正常工作，处于额定工况；

大于则表示响应检测，其中，最先响应检测的相即为故障相，若三个相同时响应，则为对称故障，若只有最先响应的相响应，则为非对称故障。