[发明专利]基于换相电流时间面积指标的换相失败检测方法

权利要求书

1.一种基于换相电流时间面积指标的换相失败检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)对于直流系统换流站逆变器，根据换相机理用数学模型表达换相过程；

2)在换相过程中，根据换相的数学模型得到在直流系统任意时刻下，正常运行或故障情况下的各种运行参数；

3)根据换相的本质特点，提取逆变侧阀电流这一参数，将阀电流曲线在换相过程中与时间轴所围面积定义为换相电流时间面积；

4)考虑换相过程非常短暂，将以上得到的换相电流时间面积用数学方法进行简化处理；根据得到的面积大小，以及该运行方式下逆变器的其它参数，提出基于换相电流时间面积法的换相失败检测方法，并给出相应的判据，以判断换流器是否发生换相失败。

2.如权利要求1所述基于换相电流时间面积指标的换相失败检测方法，其特征在于换相电流时间面积为：

根据换相的物理过程，阀V5的电流从I_d逐渐减小到0，阀V1的电流则从0增大到I_d，阀V5完成了向阀V1换相的过程，同时阀V5处等值电感完成了与阀V1处等值电感间能量的转换，换相数学模型表达为：

Lrdi1dt-Lrdi5dt=Ua-Uc---(1)]]>

i1=iri5=Id-ir---(2)]]>

Ait=∫αα+μi5d(ωt)]]>

=Idμ-Uacμ2Xr[cosα-sin(α+μ)μ+sinαμ]---(3)]]>

A′it=12μId---(4)]]>

Id=Uac2Xr[cosα-sin(α+μ)μ+sinαμ]---(5)]]>

根据系统换相的物理过程得到逆变器换流阀的各阀电流i_r变化规律，触发角α，直流电流I_d，外部交流电压U_ac，求取逆变器换相角μ的步骤如下：

1)逆变器按某一运行方式，换流阀在换相的任意时刻内，列写阀电流等值电路回路方程；

2)针对即将退出导通的特定阀，采用积分公式计算其换相电流在换相过程中与时间轴所围面积的大小；

3)根据所绘制的换相电流时间面积，对该阀电流线性化处理；

4)假定积分法所得面积与估算法近似相等，因此有：

A_it≈A′_it                 (6)

5)式(5)是在式(6)的条件下，式(3)和式(4)联立所得方程，其方程表达出换相电流与换相角之间的函数关系，为判断逆变器是否发生换相失败提供依据；

6)根据式(5)，当对应最小熄弧角γ_min时，逆变器对应换相角μ_max，此时逆变器处于临界状态，对应的A_itc即为换相失败判据的阈值；

换相角最大值μ_max由以下公式确定：

μ_max＝|β-γ_min|          (7)

提出换相电流时间面积A_it可以作为判断换相失败是否发生的判据，该判据为：

A_it＜A_itc