[發明專利]一種換相失敗提前檢測和預防方法、裝置

有效

• 申請號: 201910906368.7
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110518622B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 王增平;鄭博文;劉席洋;崔勇;趙樂;張開宇
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;國網上海市電力公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;G01R31/00
• 代理公司: 北京君有知識產權代理事務所(普通合伙) 11630
• 代理人: 夏娟娟

1.一種換相失敗提前檢測和預防方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟1：在交直流混聯電網中，交流系統發生故障，利用三點法對故障后的交流側母線的線電壓進行擬合，得到故障后該線電壓的表達式：

假設故障后該線電壓仍為工頻正弦波，未知參數包括幅值A和初相位交流系統角速度已知為ω₀，設故障后該線電壓的表達式為：

通過DSP對故障后該線電壓的兩個采樣點快速采樣，采樣頻率為20kHz，該兩個采樣點分別為(t₁，u₁)和(t₂，u₂)，則有：

為表達更簡略，構造矩陣：

進一步表達為：U＝ΦK；

求出系數矩陣K為：K＝Φ^-1U；

通過該系數矩陣K，進一步求得故障后該線電壓的表達式的幅值A及初相位

由此即可確定故障后該線電壓的表達式；

步驟2：求取換相需求面積S_need和供應最小換相面積S_min；

根據換相面積理論，S_need和S_min是決定換相過程成功與否關鍵的兩個換相面積指標，換相失敗的判據為：當S_minS_need時，逆變器不會發生換相失敗；當S_minS_need時，逆變器會發生換相失敗；

將S_need定義為：S_need＝2X_CI_d(ω₀t₀)，由故障后的采樣時刻t₀對應的直流電流值I_d(ω₀t₀)計算得到，X_C為逆變側等值換相電抗；

S_min由步驟1中擬合后得到的故障后該線電壓的表達式計算得到，其中，u_Lmin為故障后該線電壓，U_Lmin為故障后該線電壓的峰值，即步驟1中求得的該幅值A，為故障后該線電壓的初相位，即步驟1中求得的該初相位

換相起始時間t₁為：其中α_i為換相延遲觸發角；

故障前正常運行時該線電壓為：其中U_L0為故障前正常運行時該線電壓的峰值，為故障前正常運行時該線電壓的初相位；將采樣時刻t₀代入上述u_L的表達式，可解得

換相終止時間t₂為：其中γ_min為最小關斷角，為線電壓換相偏移角，

求得換相起始時間t₁和換相終止時間t₂后，即可求得S_min；通過比較S_need和S_min的大小，實現在故障后提前檢測到換相失敗的發生；

步驟3：根據S_need和S_min，計算最大換相延遲觸發角α_imax，根據α_imax提前觸發換相過程：

該最大換相延遲觸發角α_imax的量化是在故障后發生臨界換相失敗的條件下，計算得出的在該故障情況下該換相延遲觸發角α_i的角度；

定義S_need＝S_min為該發生臨界換相失敗的條件，取γ_min＝7°，可得：

求得α_imax為：

在α_imax的基礎上減去裕度Δα，得到提供給逆變側控制系統的實際觸發角度α_act：α_act＝α_imax-Δα，保證在現有故障條件下S_minS_need，預防換相失敗的發生。