[发明专利]一种考虑直流电流变化的高压直流换相失败判别方法

说明书

本发明公开了一种考虑直流电流变化的高压直流换相失败判别方法。该方法包括：步骤1：分别获取逆变器关断角的表达式和直流电流的表达式；步骤2：分别计算单相接地故障下的关断角和三相短路故障下的关断角；步骤3：如果发生故障后只有一个相电压发生变化，转向步骤4，如果发生故障后有三个相电压均发生变化，转向步骤5；步骤4：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，判断为换相失败；反之，则判断为换相成功；步骤5：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，判断为换相失败；反之，判断为换相成功。本发明提供的高压直流换相失败判别方法，能准确对换相失败风险做出准确识别。

技术领域

本发明涉及电力系统运行和控制技术领域，特别是涉及一种考虑直流电流变化的高压直流换相失败判别方法。

背景技术

高压直流输电凭借着其远距离、大容量、损耗小、功率调节迅速灵活等优点，在全球范围内都被广泛应用于交流异步联网及长距离大容量输电场合。我国能源与负荷中心呈现逆向分布趋势，因此高压直流输电在我国具有极其广阔的应用背景。

换相失败是高压直流输电系统中最常见的故障之一，会引起系统传输功率的瞬间中断，同时如果控制不当将引起连续换相失败，最终导致直流系统闭锁，影响系统安全稳定运行。因此，换相失败的判别方法具有重要的理论与工程价值。

发明内容

本发明提供一种考虑直流电流变化的高压直流换相失败判别方法，能够准确对换相失败的风险做出准确识别，具有较高的应用价值。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种考虑直流电流变化的高压直流换相失败判别方法，所述方法包括：

步骤1：分别获取逆变器关断角的表达式和直流电流的表达式；

步骤2：根据逆变器关断角的表达式、直流电流的表达式分别计算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；

步骤3：判断如果发生故障后只有一个相电压发生变化，则转向步骤4，如果发生故障后有三个相电压均发生变化，则转向步骤5；

步骤4：在直流标准测试系统下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；

步骤5：在直流标准测试系统下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。

可选的，所述步骤1：分别获取逆变器关断角的表达式和直流电流的表达式，具体包括：

根据晶闸管逆变器导通原理，得到逆变器关断角的表达式为根据直流电流与整流侧直流电压、逆变侧直流电压的耦合关系得到直流电流的表达式为

式中，U_dR0为整流侧空载直流电压，α为逆变器触发角，N为实际工程中6脉动换流器个数，I_d为直流电流瞬时值，T_I为逆变侧换流变压器变比，β为触发超前角，X_CR为整流侧的换相电抗、X_CI为逆变侧的换相电抗，R_d为直流线路等效电阻，U_LI为逆变侧换流母线线电压，表示电压过零点偏移角度。

可选的，所述步骤2：根据逆变器关断角的表达式和直流电流的表达式分别计算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，具体包括：

利用公式计算单相接地故障下的关断角，利用公式计算三相短路故障下的关断角；