[发明专利]直流输电系统换相失败的临界电压计算方法及系统

权利要求书

1.一种直流输电系统换相失败的临界电压计算方法，其特征是，包括以下步骤：

获取直流输电系统的运行参数；

实时监测整流侧和逆变侧换流母线三相电压，并计算故障后直流电流瞬时值；

对直流电流瞬时值公式进行拉普拉斯逆变换，得到直流电流的时域解，并计算第2个换相过程结束时的直流电流值；

根据预先设定的换相失败临界关断角，以及求取的直流电流值，计算导致换相失败的临界瞬时电压。

2.根据权利要求1所述的直流输电系统换相失败的临界电压计算方法，其特征是，所述直流输电系统的运行参数包括平波电抗器整流侧电流及逆变侧电流、整流侧线路电阻及逆变侧线路电阻、线路充电电容，以及整流侧额定电流和逆变侧额定电流、线路电容额定电压、整流侧额定电压、换相失败临界关断角。

3.根据权利要求1所述的直流输电系统换相失败的临界电压计算方法，其特征是，所述计算故障后直流电流瞬时值，具体为：

利用式(3)求得相关储能元件的初始电压和电流：

式中，i_efr(0_-)、i_efi(0_-)、U_c(0_-)分别为相关电流和电压额定值，I_dn为额定直流电流，U_dcr为整流侧直流电压，U_dci为逆变侧直流电压；

基尔霍夫电压定律方程如式(4)所示：

其中，s为拉普拉斯算子；

求解式(4)得逆变侧直流电流的表达式：

其中，C为线路充电电容，R_dr为整流侧线路电阻，R_di为逆变侧线路电阻，L_efr为整流侧电流，L_efi为逆变侧电流，i_efr(0_-)为整流侧额定电流、i_efi(0_-)为逆变侧额定电流，U_c(0_-)为线路电容额定电压，U_dcr为整流侧额定电压。

4.根据权利要求3所述的直流输电系统换相失败的临界电压计算方法，其特征是，所述计算第2个换相过程结束时的直流电流值，具体为：

将式(5)进行拉式逆变换得到相应的时域解；

假设逆变侧的故障电压为将U′_dci带入式(5)并计算第2个换相过程结束时刻的电流作为I′_dcic。

5.根据权利要求4所述的直流输电系统换相失败的临界电压计算方法，其特征是，所述计算导致换相失败的临界瞬时电压，具体为：

逆变侧换流器关断角经典表达式如式(1)所示：

将临界关断角γ_min代入式(1)得到导致换相失败的临界换相电压U_LL1的表达式为：

式中，γ为换流器关断角，I_d为直流电流，X_c为换相电抗，U_LL为线电压有效值，β_i为触发超前角，β_i＝π-α_i，α_i为触发延迟角；将临界关断角γ_min代入式(2)得到导致换相失败的临界换相瞬时电压U_LL.min3的表达式：

式中，X_c为换相电抗，I′_dcic为暂态电流，β_i为触发超前角。