[發明專利]一種考慮控制系統的高壓直流短路電流時域分段解析方法

在審

• 申請號: 202210401989.1
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114611332A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 王彤;孫奕
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;H02J3/36;G06F113/04
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1.一種考慮控制系統的高壓直流短路電流時域分段解析方法，其特征在于，包括

步驟1、建立考慮控制系統的LCC-HVDC換流器的穩態數學模型；

步驟2、根據逆變側交流故障發生后直流系統的換流閥電磁暫態過程，將整流側直流短路電流的響應過程分為三個階段，建立考慮直流控制環節的系統傳遞函數模型；

步驟3、基于故障消除后直流控制系統的響應情況，將整流側直流電流的恢復過程分為三個階段，建立考慮逆變側定電流控制的系統傳遞函數模型；

步驟4、基于逆變側換流閥在故障發生后的暫態電流導通路徑，將逆變側換流器及其交流部分化簡為RLC二階電路，解微分方程得到直流線路對地電容放電電流解析表達式；

步驟5、根據步驟2、3所得的系統傳遞函數模型，化簡傳遞函數并進行拉式反變換，結合步驟4的直流線路對地電容放電電流解析表達式結果，得到故障發生后逆變側直流電流全過程時域解析表達式；

步驟6、基于逆變側交流母線發生故障后直流系統向交流貢獻短路電流的機理，得到故障后直流系統向交流系統的貢獻的直流電流分量解析表達式。

2.根據權利要求1所述的考慮控制系統的高壓直流短路電流時域分段解析方法，其特征在于，所述步驟1中考慮控制系統的LCC-HVDC換流器的穩態數學模型為

其中，I_dr為整流側直流電流，I_di為逆變側直流電流，U_di0為逆變側直流電壓空載值，U_dr0為整流側直流電壓空載值，α為整流側延遲角，β為逆變側越前觸發角，γ為逆變側關斷角，γ_ref為逆變側關斷角整定值，R_cr為整流側等效換相電阻，有R_cr＝(3/π)ωL_cr，L_cr為整流側換流變壓器等效電感，R_L為直流輸電線路等效電阻，R_ci為逆變側等效換相電阻，同樣有R_ci＝(3/π)ωL_ci，I_d0為VDCOL輸出的電流整定值，I_di為逆變側短路電流值，K_Δi為電流偏差控制的比例常數。

3.根據權利要求2所述的考慮控制系統的高壓直流短路電流時域分段解析方法，其特征在于，所述步驟2中逆變側定關斷角控制傳遞函數模型為：

其中,G_PI(s)為比例積分控制函數，T_Δt為閥組信號延遲時間常數，G_γ(s)為計算逆變側關斷角的函數，k_p為比例系數，T_i為積分系數，β₀為逆變器超前角穩態值。

整流側定電流控制傳遞函數模型為：

其中，D(s)為低壓限流環節輸出電流指令，T_Δt為閥組信號延遲時間常數，T₁為直流電流上升結束時刻，I_dr1為T₁時刻整流側短路電流。

4.根據權利要求3所述的考慮控制系統的高壓直流短路電流時域分段解析方法，其特征在于，所述步驟3中考慮逆變側定電流控制的系統傳遞函數模型為

其中，R_cr為整流側等效換相電阻，L_cr為整流側換流變壓器等效電感，R_L為直流輸電線路等效電阻，R_ci為逆變側等效換相電阻。

5.根據權利要求4所述的考慮控制系統的高壓直流短路電流時域分段解析方法，其特征在于，所述步驟4中直流線路對地電容放電電流解析表達式為