单相故障下换相电压计算方法、换相结果预测方法及系统与流程

技术特征：
1.一种单相故障下换相电压计算方法，其特征在于，包括：基于获取的yy变压器的参数和yd变压器的参数应用基尔霍夫电流定律，计算交流系统的三相电流；基于所述yy变压器的参数、yd变压器的参数和所述交流系统的三相电流带入yd变压器次级侧相电流的计算式，计算得到yd变压器次级侧的三相电流；将所述yd变压器次级侧的三相电流和所述交流系统的三相电流带入换相电压计算式，计算得到三相换相电压。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述yy变压器的参数包括yy变压器一次侧流入逆变侧ac母线的a相电流、yy变压器一次侧流入逆变侧ac母线的b相电流、yy变压器一次侧流入逆变侧ac母线的c相电流、yy变压器二次侧流入变压器的a相电流、yy变压器二次侧流入变压器的b相电流、yy变压器二次侧流入变压器的c相电流和yy变压器二次侧与一次侧的匝数比；所述yd变压器的参数包括yd变压器一次侧流入逆变侧ac母线的a相电流、yd变压器一次侧流入逆变侧ac母线的b相电流、yd变压器一次侧流入逆变侧ac母线的c相电流、yd变压器二次侧自a相端口经变压器内部绕组流向b相端口的电流、yd变压器二次侧自b相端口经变压器内部绕组流向c相端口的电流、yd变压器二次侧自c相端口经变压器内部绕组流向a相端口的电流和yd变压器二次侧与一次侧的匝数比；所述基于获取的yy变压器的参数和yd变压器的参数应用基尔霍夫电流定律，计算交流系统的三相电流，包括：基于所述yy变压器的参数中的yy变压器一次侧流入逆变侧ac母线的a相电流、yy变压器一次侧流入逆变侧ac母线的b相电流、yy变压器一次侧流入逆变侧ac母线的c相电流、yy变压器二次侧流入变压器的a相电流、yy变压器二次侧流入变压器的b相电流、yy变压器二次侧流入变压器的c相电流和yy变压器二次侧与一次侧的匝数比以及所述yd变压器的参数中的yd变压器一次侧流入逆变侧ac母线的a相电流、yd变压器一次侧流入逆变侧ac母线的b相电流、yd变压器一次侧流入逆变侧ac母线的c相电流、yd变压器二次侧自a相端口经变压器内部绕组流向b相端口的电流、yd变压器二次侧自b相端口经变压器内部绕组流向c相端口的电流、yd变压器二次侧自c相端口经变压器内部绕组流向a相端口的电流和yd变压器二次侧与一次侧的匝数比结合基尔霍夫电流定律，计算得到交流系统的三相电流。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述交流系统的三相电流按下式计算：征在于，所述交流系统的三相电流按下式计算：征在于，所述交流系统的三相电流按下式计算：i
tgyy
i
tgyd
＝i
cg
i
af
i
sg
式中，i
a
为12脉波逆变器流入逆变侧ac母线的a相电流，i
ayy
为逆变器yy变压器一次侧流入逆变侧ac母线的a相电流，i
ayd
为逆变器yd变压器一次侧流入逆变侧ac母线的a相电流，i
ac
为逆变侧ac母线流向本地无功补偿及滤波器设备的a相电流，i
as
为逆变侧ac母线流向远端
ac系统的a相电流，为yy变压器二次侧与一次侧的匝数比，i
ayy
为逆变器yy变压器二次侧流入该变压器的a相电流，为yd变压器二次侧与一次侧的匝数比，i
ab
为逆变器yd变压器二次侧自a相端口经变压器内部绕组流向b相端口的电流，i
b
为12脉波逆变器流入逆变侧ac母线的b相电流，i
byy
为逆变器yy变压器一次侧流入逆变侧ac母线的b相电流，i
byd
为逆变器yd变压器一次侧流入逆变侧ac母线的b相电流，i
bc
为逆变侧ac母线流向本地无功补偿及滤波器设备的b相电流，i
bs
为逆变侧ac母线流向远端ac系统的b相电流，i
byy
为逆变器yy变压器二次侧流入该变压器的b相电流，i
bc
为逆变器yd变压器二次侧自b相端口经变压器内部绕组流向c相端口的电流，i
c
为12脉波逆变器流入逆变侧ac母线的c相电流，i
cyy
为逆变器yy变压器一次侧流入逆变侧ac母线的c相电流，i
cyd
为逆变器yd变压器一次侧流入逆变侧ac母线的c相电流，i
cc
为逆变侧ac母线流向本地无功补偿及滤波器设备的c相电流，i
cs
为逆变侧ac母线流向远端ac系统的c相电流，i
cyy
为逆变器yy变压器二次侧流入该变压器的c相电流，i
ca
为逆变器yd变压器二次侧自c相端口经变压器内部绕组流向a相端口的电流，i
tgyy
为接地端子流入逆变器中yy变压器一次侧中性点的电流，i
tgyd
为接地端子流入逆变器中yd变压器一次侧中性点的电流，i
cg
为逆变侧ac母线上本地无功补偿和滤波器设备流向接地端子的总电流，i
af
为ac系统故障点流向接地点的故障电流，i
sg
为远端ac系统流向接地端子的总电流。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述yd变压器次级侧的三相电流按下式计算：算：算：式中，i
ab
为逆变器yd变压器二次侧自a相端口经变压器内部绕组流向b相端口的电流，z
ca
为逆变侧变压器及ac系统的c相总阻抗折算到yd变压器二次侧自c相端口至a相端口的绕组上的等效总阻抗，z
ab
为逆变侧变压器及ac系统的a相总阻抗折算到yd变压器二次侧自a相端口至b相端口的绕组上的等效总阻抗，z
bc
为逆变侧变压器及ac系统的b相总阻抗折算到yd变压器二次侧自b相端口至c相端口的绕组上的等效总阻抗，i
ayd
为yd变压器二次侧流入变压器的a相绕组电流，i
byd
为yd变压器二次侧流入变压器的b相绕组电流，v
sa
为逆变侧变压器及ac系统的a相电压源和电流源折算到yd变压器二次侧自a相端口至b相端口的绕组上的等效电压，v
sb
为逆变侧变压器及ac系统的a相电压源和电流源折算到yd变压器二次侧自b相端口至c相端口的绕组上的等效电压，v
sc
为逆变侧变压器及ac系统的a相电压源和电流源折算到yd变压器二次侧自c相端口至a相端口的绕组上的等效电压。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述换相电压按下式计算：
z
l
＝z
tl
·
m，z
r
＝z
tl
·
(1-m) z
eq
式中，e
a
为逆变器的a相换相电压，z
c
为逆变侧ac母线上本地无功补偿和滤波器设备的单相阻抗，z
l
为传输线上故障位置到逆变侧ac母线之间的传输线的单相阻抗，z
af
为a相传输线上故障位置到接地点之间的阻抗，z
r
为传输线上故障位置到远端ac系统之间的传输线的单相阻抗，i
a
为12脉波逆变器流入逆变侧ac母线的a相电流，e
as
为远端ac系统的戴维宁等效电路的a相电源电压，e
b
为逆变器的b相换相电压，i
b
为12脉波逆变器流入逆变侧ac母线的b相电流，e
bs
为远端ac系统的戴维宁等效电路的b相电源电压，e
c
为逆变器的c相换相电压，i
c
为12脉波逆变器流入逆变侧ac母线的c相电流，e
cs
为远端ac系统的戴维宁等效电路的c相电源电压，z
eq
为远端ac系统的戴维宁等效电路的单相阻抗，z
tl
为连接逆变侧ac母线与远端ac系统的传输线的单相阻抗，m为传输线上故障位置到逆变侧ac母线之间的传输线长度与传输线总长的比值。6.一种单相故障下换相电压计算系统，其特征在于，包括：三相电流计算模块，用于基于获取的yy的参数变压器和yd变压器的参数应用基尔霍夫电流定律，计算交流系统的三相电流；次级侧相电流计算模块，用于基于所述yy变压器的参数、yd变压器的参数和所述交流系统的三相电流带入yd变压器次级侧相电流的计算式，计算得到yd变压器次级侧的三相电流；换相电压计算模块，用于将所述yd变压器次级侧的三相电流和所述交流系统的三相电流带入换相电压计算式，计算得到三相换相电压。7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述三相电流计算模块具体用于：基于所述yy变压器的参数中的yy变压器一次侧流入逆变侧ac母线的a相电流、yy变压器一次侧流入逆变侧ac母线的b相电流、yy变压器一次侧流入逆变侧ac母线的c相电流、yy变压器二次侧流入变压器的a相电流、yy变压器二次侧流入变压器的b相电流、yy变压器二次侧流入变压器的c相电流和yy变压器二次侧与一次侧的匝数比以及所述yd变压器的参数中的yd变压器一次侧流入逆变侧ac母线的a相电流、yd变压器一次侧流入逆变侧ac母线的b相电流、yd变压器一次侧流入逆变侧ac母线的c相电流、yd变压器二次侧自a相端口经变压器内部绕组流向b相端口的电流、yd变压器二次侧自b相端口经变压器内部绕组流向c相端口的电流、yd变压器二次侧自c相端口经变压器内部绕组流向a相端口的电流和yd变压器二次侧与一次侧的匝数比结合基尔霍夫电流定律，计算得到交流系统的三相电流。8.一种换相结果的预测方法,其特征在于，包括：将获取的最小熄弧角带入电压时间面积计算式，计算得到逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积；将预先计算的故障时等效换相电压中任意两相电压差的绝对值中最大的，作为交流系统提供的电压时间面积；
将所述交流系统提供的电压时间面积与所述逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积进行比较，确定换相结果；其中，所述预先计算的故障时等效换相电压是由权利要求1-5任一所述一种单相故障下换相电压计算方法计算得到的。9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述将所述交流系统提供的电压时间面积与所述逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积进行比较，确定换相结果，包括：当所述交流系统提供的电压时间面积小于所述逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积时，换相结果为换相失败；当所述交流系统提供的电压时间面积大于或等于所述逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积时，换相结果为换相成功。10.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积按下式计算：式中，s
min_req
为逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积，μ为逆变器换相过程中的换相重叠角，γ为逆变器换正常相过程中的熄弧角，γ
min
为逆变器成功换相要求的最小熄弧角，α1为逆变器在最小熄弧角情况下的换相触发角，为逆变器在最小熄弧角情况下的换相触发时刻，为逆变器在最小熄弧角情况下的换相结束时刻。11.一种换相结果的预测系统,其特征在于，包括：逆变器所需最小电压时间面积计算模块，用于将获取的最小熄弧角带入电压时间面积计算式，计算得到逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积；交流系统提供的电压时间面积计算模块，用于将预先计算的故障时等效换相电压中任意两相电压差的绝对值中最大的，作为交流系统提供的电压时间面积；换相失败预测模块，用于将所述交流系统提供的电压时间面积与所述逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积进行比较，确定换相结果；其中，所述预先计算的故障时等效换相电压是由权利要求1-5任一所述一种单相故障下换相电压计算方法计算得到的。12.根据权利要求11所述系统，其特征在于，所述换相失败预测模块具体用于：当所述交流系统提供的电压时间面积小于所述逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积时，换相结果为换相失败；当所述交流系统提供的电压时间面积大于或等于所述逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积时，换相结果为换相成功。13.一种为避免换相失败的额外换相电压计算方法，其特征在于，包括:基于预先计算的故障后三相换相电压幅值和故障后三相换相电压相角结合故障情况下换相成功最小换相电压计算式，计算得到故障情况下换相成功最小换相电压；基于所述故障情况下换相成功最小换相电压和故障情况下换相成功临界换相线电压提供给逆变器的电压时间面积计算式，计算得到换相成功临界换相线电压提供给逆变器的电压时间面积；
基于所述换相成功临界换相线电压提供给逆变器的电压时间面积结合逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积计算式，计算得到成功换相三相所需额外单相电压值；在所述成功换相三相所需额外单相电压值中挑选值最大的一相电压值作为成功换相所需额外电压；其中，所述预先计算的故障后三相换相电压幅值由权利要求1-5任一所述一种单相故障下换相电压计算方法计算得到的。14.根据权利13所述方法，其特征在于，所述故障情况下换相成功最小换相电压计算式如下所示：如下所示：如下所示：式中，为故障情况下换相成功的最小a相换相电压，为故障情况下换相成功的临界b相换相电压，为故障情况下换相成功的临界c相换相电压，为故障后a相换相电压幅值，为故障后b相换相电压幅值，为故障后c相换相电压幅值，为故障后a相换相电压，为故障后b相换相电压，为故障后c相换相电压，为故障后a相换相电压相角，为故障后b相换相电压相角，为故障后c相换相电压相角，δe
extra
为变器发生换相失败后，为保证成功换相所需的额外单相电压值。15.根据权利13所述方法，其特征在于，所述故障情况下换相成功换相线电压提供给逆变器的电压时间面积计算式如下所示：器的电压时间面积计算式如下所示：器的电压时间面积计算式如下所示：式中，为故障情况下换相成功的临界ab相间换相线电压所提供给逆变器的电压时间面积，为故障情况下换相成功的临界bc相间换相线电压所提供给逆变器的电压时间面积，故障情况下换相成功的临界ca相间换相线电压所提供给逆变器的电压时间面积，为故障情况下换相成功的最小a相换相电压，为故障情况下换相
成功的临界b相换相电压，为故障情况下换相成功的临界c相换相电压，为故障情况下换相成功的临界ab相间换相线电压，为故障情况下换相成功的临界bc相间换相线电压，为故障情况下换相成功的临界ca相间换相线电压。16.根据权利13所述方法，其特征在于，所述逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积计算式面积计算式面积计算式式中，为故障情况下换相成功的临界ab相间换相线电压所提供给逆变器的电压时间面积，为故障情况下换相成功的临界bc相间换相线电压所提供给逆变器的电压时间面积，故障情况下换相成功的临界ca相间换相线电压所提供给逆变器的电压时间面积，δe
extra
为变器发生换相失败后，成功换相所需的额外单相电压值，δe
extra，1
为通过将ab相间换相线电压所提供给逆变器的电压时间面积与系统所需最小电压时间面积相等所求出的额外换相电压值，δe
extra，2
为通过将bc相间换相线电压所提供给逆变器的电压时间面积与系统所需最小电压时间面积相等所求出的额外换相电压值，δe
extra，3
为通过将ca相间换相线电压所提供给逆变器的电压时间面积与系统所需最小电压时间面积相等所求出的额外换相电压值，s
min_req
为逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积。17.一种为避免换相失败的额外换相电压计算系统，其特征在于，包括:三相最小换相电压计算模块，用于预先计算的故障后三相换相电压幅值和故障后三相换相电压相角结合故障情况下换相成功最小换相电压计算式，计算得到故障情况下换相成功最小换相电压；电压时间面积计算模块，用于基于所述故障情况下换相成功最小换相电压和故障情况下换相成功临界换相线电压提供给逆变器的电压时间面积计算式，计算得到换相成功临界换相线电压提供给逆变器的电压时间面积；额外单相电压值计算模块，用于基于所述换相成功临界换相线电压提供给逆变器的电压时间面积结合逆变器阀组成功换相所需的最小电压时间面积计算式，计算得到成功换相三相所需额外单相电压值；额外电压挑选模块，用于在所述成功换相三相所需额外单相电压值中挑选值最大的一相电压值作为成功换相所需额外电压；其中，所述预先计算的故障后三相换相电压幅值由权利要求1-5任一所述一种单相故障下换相电压计算方法计算得到的。18.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
处理器，用于执行一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1-5中任一所述的一种单相故障下换相电压计算方法或如权利要求8-10所述的一种换相结果的预测方法或如权利要求13-16所述的一种为避免换相失败的额外换相电压计算方法。19.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1至5中任一所述的一种单相故障下换相电压计算方法或如权利要求8-10所述的一种换相结果的预测方法或如权利要求13-16所述的一种为避免换相失败的额外换相电压计算方法。

技术总结
单相故障下换相电压计算方法、换相结果预测方法及系统，包括：基于获取的YY变压器的参数和YD变压器的参数应用基尔霍夫电流定律，计算交流系统的三相电流；基于所述YY变压器的参数、YD变压器的参数和所述交流系统的三相电流带入YD变压器次级侧相电流的计算式，计算得到YD变压器次级侧的三相电流；将所述YD变压器次级侧的三相电流和所述交流系统的三相电流带入换相电压计算式，计算得到三相换相电压；本发明不仅考虑了YY变压器连接方式对换相失败的影响，还考虑了YD变压器连接方式对换相失败的影响，使得计算得到的换相电压更准确。使得计算得到的换相电压更准确。使得计算得到的换相电压更准确。


技术研发人员：屈海涛 杨岳峰 李兰芳 崔春艳
受保护的技术使用者：南瑞集团有限公司
技术研发日：2022.07.29
技术公布日：2022/12/5