[发明专利]一种多端MMC-HVDC双极短路故障电流计算方法

权利要求书

1.一种多端MMC-HVDC双极短路故障电流计算方法，其特征在于包括以下步骤：

1)对基于HBSM的单端MMC-HVDC系统的直流侧故障进行分析，即对换流站闭锁前的放电回路进行等值，得到该故障等值电路的等值电容C_eq、等值电抗L_eq和等值电阻R_eq；

2)根据得到的等值电容、等值电感和等值电阻，计算换流站闭锁后换流站的放电电流；

3)采用与步骤1)和步骤2)相同的方法，对多端MMC-HVDC系统中各端换流站无其他换流站影响时的放电回路进行等值得到初始故障等值电路，根据各初始故障等值电路的等值电抗和等值电阻，计算得到多端MMC-HVDC系统中各端换流站无其他换流站影响时的放电电流，作为多端MMC-HVDC系统中各端换流站放电电流的初始解；

4)根据多端MMC-HVDC系统中直流侧故障发生的相应位置以及各端换流站放电电流的初始解，计算得到多端MMC-HVDC系统中各直流线路上实际流过的故障电流；

5)根据多端MMC-HVDC系统中各端换流站的相互耦合关系以及各直流线路上实际流过的故障电流，得到各端换流站直流传输线等值电阻和等值电抗，进而得到各端换流站实际故障等值电路等值电阻和等值电抗；

6)根据步骤5)中得到各端换流站实际故障等值电路的等值电阻和等值电抗，重新计算多端MMC-HVDC系统中各端换流站的放电电流；

7)重复步骤4)～6)，采用交替迭代的方法计算得到多端MMC-HVDC系统中，故障发生后各端换流站出口的放电电流值。

2.如权利要求1所述的一种多端MMC-HVDC双极短路故障电流计算方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述故障等值电路的等值电容C_eq、等值电抗L_eq和等值电阻R_eq的计算公式为：

其中，C是子模块电容器的电容值，n为每一桥臂子模块数，R₁为桥臂等值电阻、L₁为桥臂限流电抗器，L₂为平波电抗，R₃为直流传输线等值电阻、L₃为直流传输线的等值电抗，R_f为故障电阻。

3.如权利要求1所述的一种多端MMC-HVDC双极短路故障电流计算方法，其特征在于：所述步骤2)中，闭锁后换流站的放电电流的计算方法包括以下步骤：

①根据得到的等值电容C_eq、等值电感L_eq和等值电阻R_eq，计算故障发生时刻故障等值电路中的直流电流，计算公式为；

式中：U_DC为直流侧单极对地电压，I₀为电感电流初始值，δ₁为衰减时间常数，且δ₁＝R_eq/(2L_eq)；ω为角频率，且α为简写，且：

②根据单端MMC-HVDC系统中的控制系统参数对故障发生时刻故障等值电路中的直流电流进行修正，得到故障发生后故障等值电路的放电电流，计算公式为：

式中：I_MAX为故障电流峰值；且

③根据故障发生后故障等值电路的放电电流得到闭锁时刻的电流值，作为闭锁后换流站放电电流的初值，进而得到闭锁后换流站的放电电流，计算公式为：

式中，δ₂＝R_eq/L_eq，I₁为闭锁时刻直流线路中直流电流。

4.如权利要求1所述的一种多端MMC-HVDC双极短路故障电流计算方法，其特征在于：所述步骤4)中，多端MMC-HVDC系统中各直流线路上实际流过的故障电流为：

式中，I₁～I₄分别为各换流站出口的放电电流，分别为各直流线路上实际流过的故障电流，l₁-l₅为各条直流线路长度，l为直流线路的总长度，即l＝l₁+l₂+l₃+l₄+l₅。