1.基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.基于开关函数理论,构建直流输电线路两端高压直流系统数学模型;S2.利用叠加原理构建故障后直流等效电路网络,分为两个部分:故障前的正常分量网络和描述故障的故障分量网络;S3.建立输电线路模型,求解输电线路的初始电压和电流行波通用解;S4.通过极模变换解耦双极系统电气耦合,构建模域下的直流线路故障行波方程;S5.判断是单极故障还是双极故障,如果是单极故障则进入步骤S6,否则进入步骤S7;S6.推导双极系统单极故障时故障初始行波解;S7.推导双极系统双极故障时故障初始行波解;S8.推导在输电线路边界反射后的行波传播特性;具体为:在输电线路边界,电流反射系数由以下公式确定:其中,L dc 是交流系统和换流器在直流侧的等效电感,L r 为平波电抗器的电感,Z lb 为直流滤波器的阻抗,Z c 为输电线路的波阻抗。
2.根据权利要求1所述的一种基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析方法,其特征在于,所述步骤S1具体为:将交流系统、换流变压器和换流器用一个等效电感来表示,以此拓扑结构不变的系统来刻画直流系统;等效阻抗由以下公式确定:六脉动换流站的等效阻抗为:十二脉动换流站的等效阻抗为:其中:μ为换流器换相过程的换相角,L s 为交流系统等效电感,L t 为换流变压器归算至换流器侧的等效电感。
3.根据权利要求2所述的一种基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析方法,其特征在于,所述步骤S3中输电线路的初始电压和电流行波通用解由下式确定:其中,u F 和i F 表示故障初始电压和电流行波,t 0 表示故障发生时间点,Z c 为输电线路的波阻抗,U f 为故障初始电压幅值。
4.根据权利要求3所述的一种基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析方法,其特征在于,所述步骤S4中双极系统线路耦合特性通过极模变换实现,模域下行波方程由以下公式确定:其中,L s 、C s 分别为单位长度的自电感、自电容,L m 、C m 分别为单位长度的互电感、互电容。
5.根据权利要求4所述的一种基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析方法,其特征在于,所述步骤S6中双极系统单极接地故障时,模域的故障初始电压、电流行波由以下公式确定:
6.根据权利要求5所述的一种基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析方法,其特征在于,所述步骤S7中双极系统双极极间故障时,模域的故障初始电压、电流行波由以下公式确定:
7.根据权利要求6所述的一种基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析方法,其特征在于,所述步骤S8中,故障点的反射系数ρ F 、折射系数γ F 分别由以下公式确定:
8.基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析系统,其特征在于,包括:模型构建模块,用以基于开关函数理论,构建直流输电线路两端高压直流系统数学模型;等效电路构建模块,用以利用叠加原理构建故障后直流等效电路网络,分为两个部分:故障前的正常分量网络和描述故障的故障分量网络;输电线路模型构建模块,用以建立输电线路模型,求解输电线路的初始电压和电流行波通用解;直流线路故障行波方程构建模块,用以通过极模变换解耦双极系统电气耦合,构建模域下的直流线路故障行波方程;判断模块,用以判断是单极故障还是双极故障,如果是单极故障则进入单级故障初始行波解推导模块,否则进入双极故障初始行波解推导模块;单级故障初始行波解推导模块,用以推导双极系统单极故障时故障初始行波解;双极故障初始行波解推导模块,用以推导双极系统双极故障时故障初始行波解;行波传播特性推导模块,用以推导在输电线路边界反射后的行波传播特性;具体为:在输电线路边界,电流反射系数由以下公式确定:其中,L dc 是交流系统和换流器在直流侧的等效电感,L r 为平波电抗器的电感,Z lb 为直流滤波器的阻抗,Z c 为输电线路的波阻抗。
9.根据权利要求8所述的一种基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析系统,其特征在于,所述模型构建模块具体为:将交流系统、换流变压器和换流器用一个等效电感来表示,以此拓扑结构不变的系统来刻画直流系统;等效阻抗由以下公式确定:六脉动换流站的等效阻抗为:十二脉动换流站的等效阻抗为:其中:μ为换流器换相过程的换相角,L s 为交流系统等效电感,L t 为换流变压器归算至换流器侧的等效电感。
10.根据权利要求9所述的一种基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析系统,其特征在于,所述输电线路模型构建模块中输电线路的初始电压和电流行波通用解由下式确定:其中,u F 和i F 表示故障初始电压和电流行波,t 0 表示故障发生时间点,Z c 为输电线路的波阻抗,U f 为故障初始电压幅值。
11.根据权利要求10所述的一种基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析方法,其特征在于,所述直流线路故障行波方程构建模块中双极系统线路耦合特性通过极模变换实现,模域下行波方程由以下公式确定:其中,L s 、C s 分别为单位长度的自电感、自电容,L m 、C m 分别为单位长度的互电感、互电容。
12.根据权利要求11所述的一种基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析系统,其特征在于,所述单级故障初始行波解推导模块中双极系统单极接地故障时,模域的故障初始电压、电流行波由以下公式确定:
13.根据权利要求12所述的一种基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析系统,其特征在于,所述双极故障初始行波解推导模块中双极系统双极极间故障时,模域的故障初始电压、电流行波由以下公式确定:
14.根据权利要求13所述的一种基于直流输电线路解耦矩阵的故障特性分析系统,其特征在于,所述行波传播特性推导模块中,故障点的反射系数ρ F 、折射系数γ F 分别由以下公式确定: