本发明属于高压输配电系统，尤其涉及一种基于acc-hvdc直流故障电流的时域简化模型的故障分析方法。
背景技术：
1、主动换相型电流源换流器(actively commutated converter，acc)作为一种可控关断的电流源型换流器，早期被应用于电机拖动领域。随着新一代逆阻型集成门极换向晶闸管(integrated gate commutated thyristor，igct)器件技术的突破，其在高压输配电领域的应用也逐渐得到学界重视。由于采用全控型器件，acc可以完全避免换相失败问题，也能够为无源网络供电。与模块化多电平换流器相比acc可以控制直流电压极性反转，具备直流故障电流清除能力，无需额外配备价格高昂的限流装置、直流断路器等设备。
2、换流器发生直流故障后，acc-hvdc系统(即采用acc作为核心设备的高压直流输电系统)各电气量的暂态响应与额定工况运行时的稳态特性差异较大，容易出现设备过压过流等问题，因此通过对故障后系统进行全面暂态解析，实现各故障电气量的定量计算，对于保护方案优化和系统规划选型具有重要意义。虽然acc具备控制直流电压极性反转并清除直流故障电流的能力，这减少了对传统昂贵限流装置和直流断路器的依赖。然而，如何在故障发生时快速且有效地实施这些控制策略，以及这些策略对系统稳定性的影响，是需要深入研究的技术问题。
3、在acc直流侧发生故障后，系统各电气量的暂态响应与额定工况下的稳态特性存在显著差异，这可能导致设备出现过压过流等问题。因此，需要全面解析故障后的暂态过程，实现各故障电气量的定量计算，以便优化保护方案和系统规划选型。acc交流侧存在换相电容，这使得其暂态电压在交流系统及桥臂换相的影响下产生非工频畸变，导致暂态模型阶数高且故障特性更为复杂。现有的研究大多未能充分考虑控制系统引起的桥臂换相以及交流系统作用下滤波电感和换相电容的暂态特性，这使得对acc直流故障特性的准确描述和数学建模变得困难。
4、因此，怎样才能有效的对故障后的acc-hvdc系统进行全面暂态解析，以实现各故障电气量的定量计算，从而提高acc在高压输配电系统中的可靠性和稳定性，成为目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于acc-hvdc直流故障电流的时域简化模型的故障分析方法，可以有效的对故障后的acc-hvdc系统进行全面暂态解析，以实现各故障电气量的定量计算，从而提高acc在高压输配电系统中的可靠性和稳定性。
2、为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
3、基于acc-hvdc直流故障电流的时域简化模型的故障分析方法，包括以下步骤：
4、s1、建立acc-hvdc的受端换流器的故障等效电路；
5、s2、基于故障等效电路推导等效电路电压电流的关系，利用替代原理简化电路并转化至复频域；
6、s3、在复频域下，对s2简化后电路的交流部分进行戴维南等效，得到故障简化模型；
7、s4、对戴维南等效后的故障简化模型进行求解，得到含换相特征系数的直流故障电流的复频域表达式电路；
8、s5、忽略复频域表达式电路中的acc交直流等效电阻，得到直流故障电流复频域简化表达式；
9、s6、根据部分分式法结合拉普拉斯逆变换对直流故障电流复频域简化表达式进行处理，得到acc直流故障电流全阶段统一时域的简化解析模型；
10、s7、将acc发生故障后每次换相开始到下次换相之前作为一个阶段，得到第n阶段电路元件的初始值；
11、s8、根据第n阶段电路元件的初始值，更新全阶段统一时域的简化解析模型的故障电流解析系数和换相特征系数，得到直流故障电流第n个阶段的时域简化解析模型；
12、s9、使用直流故障电流各阶段的时域简化解析模型，对故障后的acc-hvdc系统进行全面暂态解析，实现各故障电气量的定量计算。
13、优选地，s1中，建立的故障等效电路包括换相周期内导通上桥臂、导通下桥臂以及未导通桥臂所对应的相的支路，各支路的电容电压、电感电流以及交流系统等值电压源，换流器直流出口处电压，直流侧总等效电阻和电感，换相电容。
14、优选地，s3中进行戴维南等效后，交流部分的等效阻抗ze和等效电压源uoc(s)的表达式为：
15、
16、式中，lac为交流侧电感，rac为交流侧等效电阻，s为复数变量，ω为工频角频率，cf为换相电容，k1-k5为acc的换相特征系数。
17、优选地，各换相特征系数的表达式为：
18、
19、式中，下标x、y分别代表此换相周期内导通上桥臂、导通下桥臂所对应的相的支路；分别表示初始时刻x、y支路上交流等值电压源的相角；ix(0)、iy(0)分别表示初始时刻x、y支路的电感电流；ux(0)、uy(0)分别表示始时刻x、y支路的电容电压；ueq表示三相交流电压。
20、优选地，s4中，得到的含换相特征系数的直流故障电流的复频域表达式电路为：
21、
22、其中，其中a0-a3、b0-b6为常系数；ldc为直流侧电感；rdc为直流侧总等效电阻。
23、优选地，s5中，得到的直流故障电流复频域简化表达式为:
24、
25、优选地，s6中，得到的acc直流故障电流全阶段统一时域简化解析模型为：
26、idc(t)＝idc+mcosωt+nsinωt+m′cosωdt+n′sinωdt；
27、其中，idc、m、n、m’、n’、ωd为故障电流解析系数。
28、优选地，各故障电流解析系数的表达式为：
29、
30、式中，ω′表示谐振角频率。
31、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
32、1、精确的时域简化模型。通过构建并简化acc-hvdc的受端换流器故障等效电路，本方法能够推导出直流故障电流在时域内的简化解析模型。这一模型不仅考虑了换相过程的影响，还通过复频域到时域的转换，实现了对故障全阶段的统一描述，从而提高了暂态分析的精度。
33、2、高效的故障解析能力。利用部分分式法和拉普拉斯逆变换等数学工具，本方法将复杂的复频域表达式转化为易于处理的时域表达式。这使得在故障发生后，能够迅速且准确地解析出直流故障电流的变化规律，以及各故障电气量的具体数值，提高了故障解析的效率和准确性。
34、3、增强的系统可靠性。通过对故障后acc-hvdc系统进行全面暂态解析，本方法能够揭示故障对系统的影响机制，为制定有效的故障应对策略提供科学依据。同时，定量计算各故障电气量有助于及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的预防措施，从而增强系统在高压输配电环境中的可靠性和稳定性。
35、4、本方法考虑了交流系统作用下滤波电感和换相电容的暂态特性，分析了故障后的相关电气量，能够准确地描述acc直流故障特性。
36、5、广泛的应用前景。本方法不仅适用于acc-hvdc系统，还可为其他类型的高压直流输电系统的故障分析提供参考和借鉴。随着高压直流输电技术的不断发展，该技术方案的应用前景将更加广阔。
37、综上，本方法可以有效的对故障后的acc-hvdc系统进行全面暂态解析，以实现各故障电气量的定量计算，从而提高acc在高压输配电系统中的可靠性和稳定性。
1.基于acc-hvdc直流故障电流的时域简化模型的故障分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于acc-hvdc直流故障电流的时域简化模型的故障分析方法，其特征在于：s1中，建立的故障等效电路包括换相周期内导通上桥臂、导通下桥臂以及未导通桥臂所对应的相的支路，各支路的电容电压、电感电流以及交流系统等值电压源，换流器直流出口处电压，直流侧总等效电阻和电感，换相电容。
3.如权利要求2所述的基于acc-hvdc直流故障电流的时域简化模型的故障分析方法，其特征在于：s3中进行戴维南等效后，交流部分的等效阻抗ze和等效电压源uoc(s)的表达式为：
4.如权利要求3所述的基于acc-hvdc直流故障电流的时域简化模型的故障分析方法，其特征在于：各换相特征系数的表达式为：
5.如权利要求4所述的基于acc-hvdc直流故障电流的时域简化模型的故障分析方法，其特征在于：s4中，得到的含换相特征系数的直流故障电流的复频域表达式电路为：
6.如权利要求5所述的基于acc-hvdc直流故障电流的时域简化模型的故障分析方法，其特征在于：s5中，得到的直流故障电流复频域简化表达式为:
7.如权利要求6所述的基于acc-hvdc直流故障电流的时域简化模型的故障分析方法，其特征在于：s6中，得到的acc直流故障电流全阶段统一时域简化解析模型为：
8.如权利要求7所述的基于acc-hvdc直流故障电流的时域简化模型的故障分析方法，其特征在于：各故障电流解析系数的表达式为：
