[发明专利]一种高压直流输电系统换相失败检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压输电直流系统换相失败检测方法，属于电气信息领域。

背景技术

直流输电因可控性强、输电容量大、输电损耗小等优点被广泛用于远距离输电、地下和海底电缆送电及非同步电网联网上，具有很高的经济效益和社会效益。由于直流输电本身的运行特性及大功率电力电子设备的使用，换相失败和谐波问题也随之产生。

换相失败是高压直流系统最常见的故障之一，换相失败会导致系统电压降低和输送电流短时增大，换相失败过程中，直流功率和电压会发生剧烈变化，对直流两侧交流系统造成冲击，多次连续的换相失败会导致直流系统闭锁。电压降低和电压畸变是造成换相失败的主要原因。目前，对于换相失败机理、判别、预防控制的研究都是基于基波电压和电流的计算和分析。

故障发生过程及故障后直流系统恢复阶段，直流电流上升会造成换流变压器饱和，从而产生大量谐波并造成电压畸变，目前，还未见有电压畸变对于换相失败检测的专利文献和非专利文献报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种高压直流输电系统换相失败检测方法，其特点是从换相过程机理出发，在换相电压时间面积方法的基础上考虑了谐波换相电压时间面积，能够量化分析谐波对换相失败的影响。

本发明的目的由以下技术措施实现

图1为高压直流输电的三相全波桥式电路，假设含有变压器的交流系统表示为一个电压和频率恒定的理想电压源与一个无损电感串联。换流桥主要由晶闸管构成，晶闸管是控电子开关，其关断的必要条件是阳极相对于阴极电压为正，同时正向电流小于其维持电流。电流从一相转移到另一相需要一定的时间，称为换相时间，对应的角度称为“换相角(μ)”。每次换相过程从触发延迟角ωt＝α开始，到ωt＝α+μ＝δ时结束，其中δ为熄弧角，相应的换相裕度为熄弧超前角(γ)。图2为阀4向阀6换相过程等值电路图。

高压直流系统换相失败检测方法包括以下步骤

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