[发明专利]一种高压直流输电系统换相失败检测方法

摘要

本发明公开了一种高压直流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电压换相时间面积，该方法能够定量的分析谐波对换相失败的影响，并作为高压直流系统换相失败检测的判据。

主权项

一种高压直流输电系统换相失败检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：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，Ua，Ub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Id保持恒定且无纹波，即i4+i6＝Id,式(1)可写为Uab=Lcc(Id-i4)dt-Lcdi4dt=-2Lcdi4dt---(2)]]>式中，Uab为线电压，对上式两端作关于t的定积分，下限为换流初始时刻t0，ωt0＝α或t0＝α/ω，上限为换流结束时刻t1，ωt1＝α+μ或t1＝(α+μ)/ω，对式(2)两边积分可得∫t0t1-2Lcdi4dtdt=∫t0t1Uabdt---(3)]]>在阀4向阀6换相过程中，换相电流i4由Id减小到0，因此式(3)积分后可得：Id=∫t0t1-Uab2Lcdt---(4)]]>2)考虑n次(n≥2)谐波的影响，线电压可表示为式中，En为n次谐波电压幅值，φn为n次谐波相角，将式(5)代入式(4)，可得式中，是所有谐波分量的叠加，若要换相成功，t1时刻要满足式ωt1＝α+μ≤180°‑γmin     (7)临界熄弧角γmin的大小取决于晶闸管的物理特性，受材料特性的影响，晶闸管的去游离时间约为400μs，对应γmin＝7°，若等式(7)不成立，也就是等式(8)右侧基波电压和各谐波电压的积分不足以使得晶闸管2的电流从Id降到0，此时晶闸管2会持续导通，出现换相失败，即式中，t0＝α/ω，t1＝(π‑γmin)/ω，因此，为了避免换相失败，谐波项的影响应尽可能小；3)n次谐波的谐波换相时间面积可表示为由式(9)可得，谐波的影响与谐波电压幅值，触发超前角α，谐波次数等因素有关，将式(9)化简，可得式中，An定义为谐波换相系数，θn为简化过程的附加角度，是已知量。由式(10)可见，影响谐波换相面积的因素主要包括谐波换相系数An、n次谐波相角和电压En，由于的不确定性和不易测性，An的意义在于某一运行状态下n次谐波对于换相过程的最大可能的影响程度；式(10)可用于分析谐波对于换相过程的影响程度，由于的不确定性，此处忽略正弦函数项，计算谐波电压换相面积对基波最大可能影响程度，定义谐波影响系数Gn1，Gn1=AnEnA1E1---(11)]]>式(11)在式(10)的基础上进了简化，式(8)可用于检测各次谐波对于基波换相面积的影响程度，Gn值越大，谐波对于换相过程的影响越大，一般可认为直流就极有可能发生换相失败，工程人员可根据直流的实际运行状态调整阈值，该方法只需计算谐波换相系数和谐波电压，易于工程计算和分析。