[发明专利]一种高压直流输电系统换相失败检测方法

权利要求书

1.一种高压直流输电系统换相失败检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)直流系统换相过程由式(1)表示

Lcdi4dt+Ua=Lcdi6dt+Ub---(1)]]>

式中，i₄，i₆分别为流过晶闸管4和晶闸管6的电流，U_a，U_b分别表示交流侧A，B相电压，因为直流侧都装有一个较大的平波电抗器，因此假设直流电流I_d保持恒定且无纹波，即i₄+i₆＝I_d,式(1)可写为

Uab=Lcc(Id-i4)dt-Lcdi4dt=-2Lcdi4dt---(2)]]>

式中，U_ab为线电压，对上式两端作关于t的定积分，下限为换流初始时刻t₀，ωt₀＝α或t₀＝α/ω，上限为换流结束时刻t₁，ωt₁＝α+μ或t₁＝(α+μ)/ω，对式(2)两边积分可得

∫t0t1-2Lcdi4dtdt=∫t0t1Uabdt---(3)]]>

在阀4向阀6换相过程中，换相电流i₄由I_d减小到0，因此式(3)积分后可得：

Id=∫t0t1-Uab2Lcdt---(4)]]>

2)考虑n次(n≥2)谐波的影响，线电压可表示为

式中，E_n为n次谐波电压幅值，φ_n为n次谐波相角，将式(5)代入式(4)，可得

式中，是所有谐波分量的叠加，若要换相成功，t₁时刻要满足式

ωt₁＝α+μ≤180°-γ_min     (7)

临界熄弧角γ_min的大小取决于晶闸管的物理特性，受材料特性的影响，晶闸管的去游离时间约为400μs，对应γ_min＝7°，若等式(7)不成立，也就是等式(8)右侧基波电压和各谐波电压的积分不足以使得晶闸管2的电流从I_d降到0，此时晶闸管2会持续导通，出现换相失败，即

式中，t₀＝α/ω，t₁＝(π-γ_min)/ω，因此，为了避免换相失败，谐波项的影响应尽可能小；

3)n次谐波的谐波换相时间面积可表示为

由式(9)可得，谐波的影响与谐波电压幅值，触发超前角α，谐波次数等因素有关，将式(9)化简，可得

式中，A_n定义为谐波换相系数，θ_n为简化过程的附加角度，是已知量。由式(10)可见，影响谐波换相面积的因素主要包括谐波换相系数A_n、n次谐波相角和电压E_n，由于的不确定性和不易测性，A_n的意义在于某一运行状态下n次谐波对于换相过程的最大可能的影响程度；

式(10)可用于分析谐波对于换相过程的影响程度，由于的不确定性，此处忽略正弦函数项，计算谐波电压换相面积对基波最大可能影响程度，定义谐波影响系数G_n1，

Gn1=AnEnA1E1---(11)]]>

式(11)在式(10)的基础上进了简化，式(8)可用于检测各次谐波对于基波换相面积的影响程度，G_n值越大，谐波对于换相过程的影响越大，一般可认为直流就极有可能发生换相失败，工程人员可根据直流的实际运行状态调整阈值，该方法只需计算谐波换相系数和谐波电压，易于工程计算和分析。