[发明专利]一种四端环状柔性直流电网的极间短路故障电流的成分分析方法

权利要求书

1.一种四端环状柔性直流电网的极间短路故障电流的成分分析方法，其特征在于，包括：

步骤(1):极间短路故障发生后，与故障点非直接相连的两个换流站之间的电流被认为保持故障前的值不变，用常数表示。之后在换流站的RLC等效支路和直流架空线的RL等效模型的基础上，建立了四端环状柔性直流电网在极间短路故障下的等效模型。

步骤(2):换流站等效电容的电压与直流线路上的电流被认为是状态变量，用KVL方程描述每个包含单个换流站与故障点的回路，再建立每个换流站节点上的KCL方程，从而建立了描述直流电网故障等效模型的状态方程组，并且状态方程组系数矩阵中的元素都具体可求。

步骤(3):采用矩阵指数函数的泰勒级数展开法求解状态方程组，同时得到故障线路上的故障电流。在中低阻故障的情况下，泰勒展开取到第三阶时，就有良好的故障电流计算精度，同时得到了故障电流的近似解析解。

步骤(4)：故障电流的近似解析解是基于叠加的视角的，即故障电流可以看作电网中等效储能元件(如换流站等效电容、线路等效电感等)的初始储能的故障电流响应，以及与故障点非直接相连的两个换流站间的恒定电流的故障电流响应的叠加。这些叠加分量就是故障电流的组成成分，通过改变电网元件参数，可以得到故障电流的成分分析，以及故障电流成分相对于电网元件参数的灵敏度分析。

2.根据权利要求1所述的一种四端环状柔性直流电网的极间短路故障电流的成分分析方法，其特征在于,在所述步骤(1)中,通过对与故障点非直接相连的两个换流站之间直流电流的简化处理，缩小了对四端环状柔性直流电网的分析范围，大大简化了故障后换流站多端耦合的复杂状况。

3.根据权利要求1所述的一种四端环状柔性直流电网的极间短路故障电流的成分分析方法，其特征在于,所述步骤(1)中的直流电网故障等效模型不受换流站控制方式的限制，比如定有功功率控制、定直流电压控制以及电压频率控制的换流站都可以适用本发明的方法。

4.根据权利要求1所述的一种四端环状柔性直流电网的极间短路故障电流的成分分析方法，其特征在于,在所述步骤(2)中，可以得到状态方程组矩阵形式中所有元素的具体表达式。

5.根据权利要求1所述的一种四端环状柔性直流电网的极间短路故障电流的成分分析方法，其特征在于,在所述步骤(3)中，矩阵指数函数的泰勒展开阶数只需取到第三阶，就能够准确计算中低阻故障下的故障电流，求解高效精确。

6.根据权利要求1所述的一种四端环状柔性直流电网的极间短路故障电流的成分分析方法，其特征在于,在所述步骤(4)中，故障电流的近似解析解被表达为多个分量的叠加，从表达式上看，故障电流的成分与电网的电压、电流变量在故障前一时刻的值有关，实际上它们反映的是电网等效储能元件在故障发生前一时刻的初始储能的故障电流响应。

7.根据权利要求1所述的一种四端环状柔性直流电网的极间短路故障电流的成分分析方法，其特征在于,在所述步骤(4)中，故障电流的成分分析及各成分的灵敏度分析需要通过改变电网参数，并分析各分量的变化规律来展开。

8.根据权利要求1所述的一种四端环状柔性直流电网的极间短路故障电流的成分分析方法，其特征在于,本方法不受故障距离以及故障点位置的影响。

9.根据权利要求1所述的一种四端环状柔性直流电网的极间短路故障电流的成分分析方法，其特征在于：步骤(1)、(2)、(3)和(4)是本发明的一个整体内容，四个步骤环环相扣，不可分割，并且有相应的执行顺序。