[发明专利]MMC-MTDC输电系统单极接地故障电流计算方法

权利要求书

1.MMC-MTDC输电系统单极接地故障电流计算方法，其特征在于，包括步骤：

S100建立基于MMC换流器的MTDC系统的简化计算模型；

S200根据所述简化计算模型，建立MMC-MTDC系统的故障前状态方程；包括步骤：

S201选定支路电流i和桥臂电容电压u为系统的状态变量，状态向量为X＝[i u]^T；定义中间变量桥臂电流为i_c；桥臂电流i_c与支路电流i的关系为i_c＝P·i，P是节点关联矩阵；

S202定义系数矩阵M，M为表示支路正负极的对角矩阵；定义系数矩阵B，B＝M·P；支路电流微分方程中消去桥臂电流i_c，相应的电容电压u与支路电流i之间的KVL方程表示矩阵形式：

式中R、L为两个对偶的矩阵；

S203定义系数矩阵T，T为表示节点为正负节点的对角矩阵；

电容放电时，电容电压du/dt与桥臂电流i_c的关系为：

用支路电流表示桥臂电流得到：系数矩阵C为各桥臂电容；

联立支路电流和电容电压进行矩阵计算，得到MMC-MTDC输电系统的故障前状态方程：

S300线路故障后，根据线路故障对故障前状态方程中的状态变量和系数矩阵进行修改，得到MMC-MTDC输电系统的故障后状态空间描述；

S400根据故障后状态空间描述，求解线路故障电流。

2.根据权利要求1所述的MMC-MTDC输电系统单极接地故障电流计算方法，其特征在于，在所述MMC-MTDC输电系统中，对单个MMC换流器进行简化等效，进而将MTDC系统简化为RLC等效电路，从而建立简化计算模型。

3.根据权利要求2所述的MMC-MTDC输电系统单极接地故障电流计算方法，其特征在于，在建立所述简化计算模型时，基于能量平衡理论，使MMC-MTDC系统在正常运行过程中每个时刻的MMC换流器输入能量和输出能量相等，故而使得MMC换流器三相桥臂电容总的能量保持不变；

线路故障后，三相桥臂电容能量的释放产生了故障电流；由于不同故障时刻桥臂电容总的能量相同，考虑到系统中三相桥臂子模块的均压策略及快速投切，线路故障电流特性也相同；

由于系统中桥臂子模块电容的等效与故障时刻无关，故而将三相桥臂子模块捆绑起来等效成三个N/2个子模块并联，等效电容为6C₀/N；在放电过程三相上桥臂子模块等效为两组等效电容并联放电，总等效电容表示为12C₀/N；C₀是子模块电容，N是单相桥臂子模块总数。

4.根据权利要求3所述的MMC-MTDC输电系统单极接地故障电流计算方法，其特征在于，在所述MMC-MTDC输电系统中交流侧接地方式为换流变阀侧交流母线接星形电抗经电阻接地；

所述简化计算模型中单个MMC换流器包括第一支路、第二支路和第三支路构成的Y型结构，所述第一支路包括电感L₀和电阻R₀串联构成，所述第二支路和第三支路的结构相同均包括电感L_i、电容C_i和电阻R_i串联构成；第二支路的电阻R_i、第三支路的电阻R_i和电感L₀连接汇合至统一节点，所述第一支路的电阻R₀端接地；

其中R₀＝R_a，

L_arm是换流器桥臂电感，R_ON是子模块中IGBT及二极管的导通电阻，C₀是子模块电容，N是单相桥臂子模块总数，R_a是交流侧接地极电阻，L_a是交流侧接地极电感。

5.根据权利要求4所述的MMC-MTDC输电系统单极接地故障电流计算方法，其特征在于，根据简化计算模型的支路电流和电容电压，通过基尔霍夫定律推导出MMC-MTDC输电系统的故障前状态方程。