本发明的一种基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法，属于电力系统故障定位，具体涉及一种基于交流最小电流时序特征的lcc-hvdc换流器区内故障定位方法。
背景技术：
1、lcc-hvdc(line commutated converter high voltage direct current)系统配置的保护元件与故障类型并非一一对应关系，而是一个保护对应若干个故障类型。作为lcc-hvdc系统运行的核心设备，换流器的安全稳定运行至关重要，然而受制于换流器的结构，不同位置的故障类型与保护不能一一对应。因此研究换流器区内的故障定位方法对提升事故分析效率、保障lcc-hvdc系统高效运行具有重要意义。
2、现有研究主要通过换流器保护动作并结合故障后一段时间的故障响应特征定位故障。主要存下以下问题：一、在控制系统的作用下，故障后的电流幅值特征不明显，导致故障定位方法容易失效；二、在区外故障下，换流器的响应导致电气量特征与区内故障的电气量特征具有相似性，造成保护动作具有不确定性，导致故障位置容易误判；三、结合故障时序特征的故障定位方法可快速定位故障位置，但准确性尚有不足。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法及系统，用以解决现有lcc-hvdc故障类型判断及故障位置定位不准确的问题。
2、为实现上述目的，本发明的方案包括：
3、本发明的一种基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法的技术方案，包括如下步骤：
4、1)采集直流输电系统中换流器高压桥交流侧三相电流iay、iby、icy和换流器低压桥交流侧三相电流iad、ibd、icd；
5、2)根据阀状态正常时步骤1)采集的数据计算正常运行时高压桥交流最小电流不为零宽度tyn≠0和正常运行时低压桥交流最小电流不为零宽度tdn≠0，还根据阀状态异常时步骤1)采集的数据计算故障时高压桥交流最小电流不为零宽度tacymin≠0和故障时低压桥交流最小电流不为零宽度tacdmin≠0；
6、3)执行第一故障判断和/或第二故障判断：
7、第一故障判断：若tacymin≠0＞tset1且tacdmin≠0＞tset1，则判断为阀短路故障，否则判断为直流出口短路故障或换流变阀侧相间短路故障；进一步若tacymin≠0＜tset1或tacdmin≠0＜tset1，则判断为换流变阀侧相间短路故障，否则还判断tacymin≠0＝tset4或tacdmin≠0＝tset4，若是，则判断为直流出口短路故障；
8、第二故障判断：若tacymin≠0＝tset4或tacdmin≠0＝tset4，则判断为直流高压端接地故障或换流器中点接地故障，否则判断为直流低压端接地故障或换流变阀侧单相接地故障；iset1、iset4为设定值。
9、进一步地，当判断为直流出口短路故障时，若tacymin≠0＝tset4且tacdmin≠0＞tset1，则判断为直流高压端对中点短路故障，否则判断为换流器中点对直流低压端短路故障或直流高压端对低压端短路故障；进一步若tacymin≠0＞tset1且tacdmin≠0＝tset4，则判断为换流器中点对直流低压端短路故障，否则还判断tacymin≠0＝tacdmin≠0＝tset4，若是，则判断为直流高压端对低压端短路故障。
10、进一步地，当判断为直流高压端接地故障或换流器中点接地故障时，若tacymin≠0＝tacdmin≠0＝tset4，则判断为直流高压端接地故障，否则还判断tacymin≠0＞tset2且tacdmin≠0＝tset4，若是，则判断为换流器中点接地故障；iset2为设定值。
11、进一步地，当判断为直流低压端接地故障或换流变阀侧单相接地故障时，若tacymin≠0＝tyn≠0且tacdmin≠0＝tdn≠0，则判断为直流低压端接地故障，否则还判断tacymin≠0＜tset2且tacdmin≠0＜tset3，或tcaynmi0≠＞tes3t且tacdmin≠0＞tset3，若是，则判断为换流变阀侧单相接地故障；iset3为设定值。
12、进一步地，当判断为换流变阀侧单相接地故障时，若tacymin≠0＜tset2且tacdmin≠0＜tset3，则判断为换流变高压桥阀侧接地故障，否则还判断tacymin≠0＞tset3且tacdmin≠0＞tset3，若是，则判断为换流变低压桥阀侧单相接地故障。
13、进一步地，还根据步骤1)采集的数据得到高压桥三相交流电流iacy；
14、当判断为直流高压端接地故障时，若iacy≠0，则校正故障为换流变高压桥阀侧单相接地故障。
15、进一步地，还根据步骤1)采集的数据得到高压桥三相交流电流iacy；
16、当判断为换流变高压桥阀侧接地故障时，若iacy＝0，则校正故障为直流高压端接地故障故障。
17、进一步地，在步骤3)前还获取换流器直流高压端直流电流idh和换流器直流中性端直流电流idn，并根据idh和idn的大小关系判断故障是非接地故障还是接地故障；若故障是非接地故障，则步骤3)执行第一故障判断，若故障是接地故障，则步骤3)执行第二故障判断。
18、进一步地，步骤2)中，计算各阀虚拟导通宽度，若各阀虚拟导通宽度和正常运行时恒定的阀虚拟导通宽度之间的差值的绝对值大于门槛值，判断阀状态异常，否则判断阀状态正常。
19、进一步地，各阀虚拟导通宽度thvm通过下式计算：
20、
21、其中，shm是单桥交流最大电流特征量，t′是设定的用于计算阀虚拟导通宽度的时间窗长度。
22、进一步地，单桥交流最大电流特征量shm根据下式计算：
23、
24、其中，ivm是基于端口交流电流的极性特征得到的极性电流；iacmax是换流器阀侧三相交流电流绝对值的最大值。
25、进一步地，从判断出阀状态异常的时刻开始，在设定的时间窗长度内对高压桥和低压桥的交流最小电流特征量进行积分，分别计算故障时高压桥交流最小电流不为零宽度tacymin≠0和故障时低压桥交流最小电流不为零宽度tacdmin≠0。
26、进一步地，阀状态正常时，在设定的时间窗长度内对高压桥和低压桥的交流最小电流特征量进行积分，分别计算正常运行时高压桥交流最小电流不为零宽度tyn≠0和正常运行时低压桥交流最小电流不为零宽度tdn≠0。
27、进一步地，高压桥和低压桥的交流最小电流特征量sacmin通过下式计算：
28、
29、其中，计算高压桥的交流最小电流特征量sacmin时，三相交流最小电流iacmin取高压桥三相交流最小电流，计算低压桥的交流最小电流特征量sacmin时，三相交流最小电流iacmin取低压桥三相交流最小电流。
30、进一步地，所述高压桥三相交流最小电流为步骤1)采集的换流器高压桥交流侧三相电流iay、iby、icy绝对值的最小值，所述低压桥三相交流最小电流为步骤1)采集的换流器低压桥交流侧三相电流iad、ibd、icd绝对值的最小值。
31、本发明的一种基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位系统的技术方案，包括处理器，所示处理器执行实现如上所述的基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法的指令。
32、本发明的有益效果为：
33、本发明是开拓性发明，针对现有研究基于电气量幅值特征量和时序特征量定位换流器区内故障方法的不足，为减少工作人员检修及处理故障的时间，本发明引入阀侧三相交流最小电流的时序特征，主要利用横向交流最小电流时序特征实现精准区分故障类型和定位故障位置，实现了精准的区分故障类型和定位故障位置，为控制系统进行调节和工作人员快速处理故障提供帮助。
34、进一步地，本发明基于三相交流最小电流时序特征的lcc-hvdc换流器区内故障定位方法首先将故障分为接地故障和非接地故障两类，然后先区分故障类型、再定位故障位置、最后对故障进行校正。
1.一种基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法，其特征在于，当判断为直流出口短路故障时，若tacymin≠0＝tset4且tacdmin≠0＞tset1，则判断为直流高压端对中点短路故障，否则判断为换流器中点对直流低压端短路故障或直流高压端对低压端短路故障；进一步若tacymin≠0＞tset1且tacdmin≠0＝tset4，则判断为换流器中点对直流低压端短路故障，否则还判断tacymin≠0＝tacdmin≠0＝tset4，若是，则判断为直流高压端对低压端短路故障。
3.根据权利要求1所述的基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法，其特征在于，当判断为直流高压端接地故障或换流器中点接地故障时，若tacymin≠0＝tacdmin≠0＝tset4，则判断为直流高压端接地故障，否则还判断tacymin≠0＞tset2且tacdmin≠0＝tset4，若是，则判断为换流器中点接地故障；iset2为设定值。
4.根据权利要求3所述的基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法，其特征在于，当判断为直流低压端接地故障或换流变阀侧单相接地故障时，若tacymin≠0＝tyn≠0且tacdmin≠0＝tdn≠0，则判断为直流低压端接地故障，否则还判断tacymin≠0＜tset2且tacdmin≠0＜tset3，或tacymin≠0＞stet3且tacdmin≠0＞tset3，若是，则判断为换流变阀侧单相接地故障；iset3为设定值。
5.根据权利要求4所述的基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法，其特征在于，当判断为换流变阀侧单相接地故障时，若tacymin≠0＜tset2且tacdmin≠0＜tset3，则判断为换流变高压桥阀侧接地故障，否则还判断tacymin≠0＞tset3且tacdmin≠0＞tset3，若是，则判断为换流变低压桥阀侧单相接地故障。
6.根据权利要求5所述的基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法，其特征在于，还计算高压桥三相交流电流iacy；
7.根据权利要求1所述的基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法，其特征在于，在步骤2)前还获取换流器直流高压端直流电流idh和换流器直流中性端直流电流idn，并根据idh和idn的大小关系判断故障是非接地故障还是接地故障；若故障是非接地故障，则步骤2)执行第一故障判断，若故障是接地故障，则步骤2)执行第二故障判断。
8.根据权利要求1所述的基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法，其特征在于，步骤1)中，计算各阀虚拟导通宽度，若各阀虚拟导通宽度和正常运行时恒定的阀虚拟导通宽度之间的差值的绝对值大于门槛值，判断阀状态异常，否则判断阀状态正常。
9.根据权利要求8所述的基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法，其特征在于，各阀虚拟导通宽度thvm通过下式计算：
10.一种基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位系统，包括处理器，所示处理器执行实现如权利要求1～9任一项所述的基于交流最小电流时序特征的换流器区内故障定位方法的指令。
