功率转换器故障检测的改进或与功率转换器故障检测相关的改进的制作方法

在直流传输网络中，例如高压直流(hvdc)电力传输网络中，交流(ac)电力通常被转换成直流(dc)电力，以用于通过空中线路和/或海底电缆的一个或多个部分进行传输。这种转换使得不需要补偿由传输介质(即，传输线路或电缆)施加的ac电容性负载效应，并且降低了线路和/或电缆的每公里成本，并且因此当需要长距离传输电力时变得成本有效。

当有必要互连dc电气网络与ac电气网络时，在电力传输网络中利用dc电力与ac电力之间的转换。在任何这样的电力传输网络中，在ac和dc电力之间的每个接口都需要功率转换器来实现所需的转换：ac到dc或dc到ac。

由于施加到所述硬件的电流或电压波形的上升，对这种功率转换器上的故障的不良检测可能潜在地导致转换器硬件的损坏。

根据本发明的第一方面，提供了一种检测dc传输网络内远端功率转换器上的故障的方法，该dc传输网络包括通过传输介质的一个或多个部分彼此互连的近端功率转换器和至少一个远端功率转换器，该方法包括以下步骤：

(a)建立位于所述或每个远端功率转换器和近端功率转换器之间的传输介质的线性时不变模型(time-invariantmodel)；

(b)确定时不变模型的响应特征；

(c)测量在近端功率转换器处的传输介质的输出操作特性(operatingproperty)；

(d)将一个远端功率转换器识别为感兴趣的远端功率转换器；

(e)通过将时不变模型的响应特征的逆施加(applyinganinverse)到在近端功率转换器处的传输介质的测量输出操作特性，导出(deriving)在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的对应输入操作特性；和

(f)将在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的导出的输入操作特性与故障特征进行比较，以确定感兴趣的远端功率转换器上是否存在故障。

建立位于所述或每个远端功率转换器和近端功率转换器之间的传输介质的线性时不变模型，确定时不变模型的响应特征，然后使用该响应特征导出在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的输入操作特性(可以评价这样的输入操作特性以确定感兴趣的远端功率转换器上是否存在故障)，允许在不需要近端功率转换器和感兴趣的远端功率转换器之间的专用通信链路的情况下进行这种故障检测。

不需要这样的通信链路是特别希望的，因为给定远端功率转换器上的故障，即功率转换器之间的传输介质中的故障，可能会损害或劣化现有通信链路，使其在故障发生期间不可靠。

优选地，将在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的导出的输入操作特性与故障特征进行比较以确定感兴趣的远端功率转换器上是否存在故障的步骤(f)包括：预测导出的输入操作特性是否将满足故障特征，并且当预测导出的输入操作特性满足故障特征时，指示感兴趣的远端功率转换器上存在故障。

可选地，预测导出的输入操作特性是否将满足故障特征包括至少提前一步确定预期的输出操作特性。

该方法的这些特征有助于更快地检测感兴趣的远端功率转换器上故障的发生。

此外，在本发明的故障检测方法中，前述特征可用于消除已知的延迟，例如测量、处理和数据转换延迟。

确定时不变模型的响应特征的步骤(b)可包括建立以下一个或多个来描述传输介质的一个或多个部分对所述或每个远端功率转换器处的输入操作特性的变换效应：

脉冲响应；

传递函数；

微分方程；和

差分方程。

前述响应特征期望能够在线性时不变模型内完全描述变换效应。

在本发明的一个优选实施例中，该方法包括：

测量近端功率转换器处的传输介质的电压形式的第一输出操作特性和近端功率转换器处的传输介质的电流形式的第二输出操作特性中的一个或两个；和

导出感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的电压形式的对应的第一输入操作特性和远端功率转换器处的传输介质的电流形式的对应的第二输入操作特性中的一个或两个。

感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的第一电压输入操作特性或第二电流输入操作特性与对应的电压或电流故障阈值的比较可以可靠地且重复地用于检测感兴趣的远端功率转换器上的故障。

在本发明的另一个优选实施例中，测量电压和电流输出操作特性，随后导出对应的电压和电流输入操作特性，并且该方法附加包括根据所述导出的电压和电流输入操作特性来估计感兴趣的远端功率转换器处的功率的步骤。

这样的步骤提供了故障远端功率转换器处所需功率的指示，而不需要引入通信链路、硬件冗余或额外的故障安全策略。

以前述方式获得的功率估计还可以用作故障远端功率转换器的健康侧的功率参考，以允许故障穿越，而不使由与所述故障远端功率转换器连接的传输介质承载的电压崩溃。

在检测在包括近端功率转换器和多个远端功率转换器的dc传输网络内的远端功率转换器上的故障的方法中，将一个远端功率转换器识别为感兴趣的远端功率转换器的步骤(d)优选地包括为每个远端功率转换器测试相应的假设，即在给定的远端功率转换器处已经发生故障，而所述或每个其它远端功率转换器继续正常工作。

可选地，为每个远端功率转换器测试相应的假设的步骤包括：

归因(ascribing)假定已经发生故障的给定远端功率转换器处的传输介质的估计故障水平输入操作特性；

利用所述或每个其它远端功率转换器处的传输介质的已知先前输入操作特性；

将时不变模型的响应特征应用于假定已经发生故障的给定远端功率转换器处的传输介质的估计故障水平输入操作特性，并且应用于所述或每个其它远端功率转换器处的传输介质的已知先前输入操作特性，以获得近端功率转换器处的传输介质的预期理论输出操作特性；和

将近端功率转换器处的传输介质的预期理论输出操作特性与近端功率转换器处的传输介质的测量输出操作特性进行比较。

在本发明的另一优选实施例中，被识别为感兴趣的远端功率转换器的远端功率转换器是这样的功率转换器：其相应的假设导致对应的预期理论输出操作特性最接近地匹配传输介质的测量输出操作特性。

有利的是，前述步骤能够识别最有可能出现故障的远端功率转换器，因此本发明的步骤(c)和(f)能够确认是否实际出现了这种故障。

在一种检测远端功率转换器上的故障的方法中，在包括近端功率转换器、多个远端功率转换器和用于平衡在彼此互连的功率转换器之间流动的内部电流的电流控制器的dc传输网络内，可选地，测量在近端功率转换器处的电流输出操作特性，并且时不变模型的响应特征在所述功率转换器之间的内部电流分布中附加地加入因数(additionallyfactorsinthedistributionofinternalcurrents)。

优选地，响应特征通过包括对应于互连的功率转换器的相应的对之间的每个内部电流的加权系数(weightingcoefficients)，在所述功率转换器之间的内部电流分布中附加地加入因数。

这样的步骤有利地考虑了由电流流量控制器特意执行的循环内部电流的变化，因此允许基于电流操作特性的本发明的其它故障检测步骤应用于包括电流控制器的这种dc传输网络。

根据本发明的第二方面，提供了一种dc传输网络，该网络包括通过传输介质的一个或多个部分彼此互连的近端功率转换器和至少一个远端功率转换器，至少近端功率转换器包括控制单元，该控制单元被编程为：

(a)建立位于所述或每个远端功率转换器和近端功率转换器之间的传输介质的线性时不变模型；

(b)确定时不变模型的响应特征；

(c)测量在近端功率转换器处的传输介质的输出操作特性；

(d)将一个远端功率转换器识别为感兴趣的远端功率转换器；

(e)通过将时不变模型的响应特征的逆施加到在近端功率转换器处的传输介质的测量输出操作特性，导出在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的对应输入操作特性；和

(f)将在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的导出的输入操作特性与故障特征进行比较，以确定感兴趣的远端功率转换器上是否存在故障。

本发明的dc传输网络共享本发明的方法的对应特征的益处。

现在参考以下附图通过非限制性示例的方式来对本发明的优选实施例进行简要说明，在附图中：

图1(a)示出了根据本发明的第一实施例的dc传输网络的示意图；

图1(b)示出了形成图1(a)所示dc传输网络的一部分的传输介质的线性时不变模型；

图2示出了在图1(a)所示的dc传输网络中可能的故障检测速度；

图3示出了在图1(a)所示的dc传输网络中的故障远端功率转换器处所需的预测功率；

图4(a)示出了根据本发明的第二实施例的dc传输网络的示意图；

图4(b)示出了形成图4(a)所示dc传输网络的一部分的传输介质的相应部分的线性时不变模型；

图4(c)示出了根据本发明的另一实施例的形成dc传输网络的一部分的传输介质的相应部分的线性时不变模型，该网络包括n-1个远端功率转换器；和

图5示出了根据本发明的第三实施例的dc传输网络的示意图。

如图1(a)所示，根据本发明的实施例的dc传输网络总体上由附图标记10表示。

第一dc传输网络10包括近端功率转换器12和单个远端功率转换器14，它们通过传输介质18的单个第一部分16，即单个空中电力传输线路或海底电缆彼此互连。以这种方式，第一dc传输网络10限定了点对点dc链路。同时，在本发明的上下文中，近端功率转换器12是这样的功率转换器，即，在该功率转换器的本地地理附近，控制单元被布置成实现检测地理上遥远的(即远程的)远端功率转换器14上的故障的方法。

近端功率转换器12包括控制单元20，其被编程为：

(a)建立位于远端功率转换器14和近端功率转换器12之间的传输介质18的线性时不变模型；

(b)确定时不变模型的响应特征；

(c)测量在近端功率转换器12处的传输介质18的输出操作特性；

(d)将远端功率转换器14识别为感兴趣的远端功率转换器；

(e)通过将时不变模型的响应特征的逆施加到在近端功率转换器12处的传输介质18的测量输出操作特性，导出在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质18的对应输入操作特性；和

(f)将在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质18的导出的输入操作特性与故障特征进行比较，以确定感兴趣的远端功率转换器上是否存在故障。

在本发明的其它实施例中，远端功率转换器14也可以包括控制单元，该控制单元被类似地编程，使得相对于近端功率转换器12，远端功率转换器14本身能够充当伪近端功率转换器，以便检测地理上较远的近端功率转换器12(这又限定了伪远端功率转换器)上的故障。

由此，近端功率转换器12的控制单元20被编程为实现根据本发明的第一实施例的检测远端功率转换器14上的故障的方法，即，控制单元20被编程为实现包括以下步骤的方法：

(a)建立位于远端功率转换器14和近端功率转换器12之间的传输介质18的线性时不变模型；

(b)确定时不变模型的响应特征；

(c)测量在近端功率转换器12处的传输介质18的输出操作特性；

(d)将远端功率转换器14识别为感兴趣的远端功率转换器；

(e)通过将时不变模型的响应特征的逆施加到在近端功率转换器12处的传输介质18的测量输出操作特性，导出在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质18的对应输入操作特性；和

(f)将在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质18的导出的输入操作特性与故障特征进行比较，以确定感兴趣的远端功率转换器上是否存在故障。

更具体地，建立位于远端功率转换器14和近端功率转换器12之间的传输介质18的时不变模型，即，建立其响应可用于推断远端功率转换器14处的传输介质18的输入操作特性x的模型、且该输入操作特性x在近端功率转换器12处产生传输介质18的可用测量输出操作特性y，的步骤(a)包括建立如图1(b)所示的模型22，其中h是模型22的响应特征。

在所描述的实施例中，该方法的步骤(b)包括将时不变模型22的响应特征h确定为传输介质18的脉冲响应，尽管在本发明的其它实施例中，响应特征也可以是传递函数、微分方程或差分方程，其类似地表示传输介质18对远端功率转换器14处的输入操作特性x的变换效应。

在任何情况下，时不变模型22的脉冲响应h或其它响应特征可以从位于近端功率转换器12和远端功率转换器14之间的传输介质18(即空中传输线路或海底传输电缆的单个部分16)的实验结果或理论分析中获得。

结合本发明的第一方法，在远端功率转换器14处，即在时不变模型22的输入处，电压的阶跃变化被施加到传输介质18，并且测量的阶跃响应被求微分以给出以下电压脉冲响应特征hv(n)

其中，

系数a,f0,α是通过采用曲线拟合技术(curvefittingtechnique)建立的，并且ts是采样时间。

然而，可以确定其它响应特征。

例如，在本发明的其它实施例中，dirac脉冲形式的连续时间电压脉冲可以替代地应用于第一dc传输网络10的理论表示(例如计算机仿真)内的远端功率转换器处的传输介质，以类似地建立脉冲响应特征。

此后，该方法的步骤(c)包括测量近端功率转换器12处的传输介质18的电压形式的第一输出操作特性ya和近端功率转换器12处的传输介质18的电流形式的第二输出操作特性yb。

然后，本发明的第一方法将单个远端功率转换器14识别为感兴趣的远端功率转换器24。

然后，本发明的第一方法的步骤(e)包括导出远端功率转换器14处的传输介质18的电压形式的对应的第一输入操作特性xa和远端功率转换器14处的传输介质18的电流形式的对应的第二输入操作特性xb。

更具体地，在考虑图1(b)中所示的时不变模型22的输入xa、xb和输出ya、yb时，通过使用卷积积(convolutionproduct)，即数学运算获得输出函数y(t)，在该数学运算中，输出函数y(t)是输入函数x(t)的修改版本，定义为

近端功率转换器12的控制单元20被编程为与数字信号处理器结合操作，该数字信号处理器在处理输入数据之前对其进行采样。因此，近端功率转换器12处的传输介质18的连续模拟测量输出操作特性2]ya、yb以离散形式提供，因此上述卷积积类似地以离散形式重构，即

其中，

其中

n是相应的样本；和

ts是采样时间。

此外，由于第一dc传输网络10是真实系统，所以时不变模型22只能是因果的，即其输出y(n)仅依赖于当前和过去的输入x(n)，而不依赖于未来的输入。因此，关于响应特征h(n)，

h(n)＝0对于，n<0

因此上述离散卷积积变成

如上所述，电压脉冲响应hv(n)(可以使用的许多这种可能的响应特征之一)被建立用于以下形式的第一时不变模型22

除了上述之外，控制单元20使用z变换将电压脉冲响应hv(n)转换成z域中的电压传递函数hv(z)，以根据下式将变换的输入操作特性x(z)和变换的输出操作特性y(z)关联

由此得到

因此，通过根据下式施加响应特征的逆(inverse)即电压传递函数hv(z)的逆，可以从测量的操作特性y(z)导出输入操作特性x(z)

其中，

因此，控制单元20能够通过将逆响应特征施加到近端转换器12处的传输介质18的测量的第一输出操作电压ya而导出远端功率转换器14处的传输介质18的第一输入操作电压xa的估计。

更具体地，控制单元20被编程为使用逆响应特征生成以下形式的时域差分方程

由于前述方程代表非因果系统，因此可以延迟一个样本n来代表因果系统

即，

因此，从各自测量的输出操作电压样本ya(n)、ya(n-1)和ya(n-2)，可以导出远端功率转换器14处的传输电缆18的输入操作电压xa′。

除了上述之外，控制单元20被编程为执行本发明的第一方法的步骤(f)，以将感兴趣的远端功率转换器24处的传输介质18的导出的输入操作电压xa′与故障特征进行比较，以确定感兴趣的远端功率转换器24上是否存在故障26。

在本文描述的本发明的方法的实施例中，故障特征采用故障阈值的形式，更具体地说，采用静态故障电压阈值的形式。

然而，在本发明的其它实施例中，故障阈值可以不是静态的，即可以随时间变化，并且实际上可以使用其它故障特征，例如波形或电压范围。

本发明的第一方法的步骤(f)包括预测导出的输入操作电压xa′是否将满足故障电压阈值，这样的预测通过考虑导出的输入操作电压xa′的变化率来实现。

更具体地，控制单元20被编程为通过使用m点最小二乘估计技术将各个导出的输入操作电压xa′值拟合成曲线来提前m一些步(优选地至少提前一步)预测输入操作电压xa′。然而，也可以使用其它估计技术。

这种曲线拟合通过将曲线拟合向量表示为来实现，其中

及a和b由最小二乘估计器给出，该估计器例如采用以下形式

其中

并且

观测向量x′(k)由下式给出

因此，提前m一些步的预测的输入操作电压由下式给出

当提前m一些步的预测的输入操作电压满足故障电压阈值时，控制单元20指示在远端功率转换器14上存在故障。

图2示出了本发明的第一方法的有效性，图2显示，对于在1.5秒发生在远端功率转换器14处的单相故障26，本发明的第一方法的预测方法28在1.504秒检测到故障26，即在故障26发生后仅4毫秒，而传统的90％电压阈值技术30需要大约19毫秒的进一步时间段32来检测故障26。

类似地，控制单元20被编程为通过将逆响应特征施加到近端转换器12处的传输介质18的测量的第二输出操作电流yb来导出远端功率转换器14处的传输介质18的第二输入操作电流xb的估计。

根据第一和第二输入操作电压xa和电流xb的这种导出的估计，控制单元20通过乘以所述估计的第一和第二输入操作电压xa和电流xb来估计感兴趣的远端功率转换器24处的传输介质18中的功率p。

如图3所示，这允许将估计功率p用作远端功率转换器14的健康侧上的功率参考，以允许故障26穿越而不使传输介质18的电压崩溃。

图4(a)示意性地示出了根据本发明的另一实施例的dc传输网络40。

第二dc传输网络40包括近端功率转换器12和两个远端功率转换器14，并且以这种方式限定了多终端dc链路。功率转换器12、14被示为通过星形拓扑中的传输介质18的第一部分16、第二部分42和第三部分44彼此互连。第二dc传输网络40中的功率转换器12、14和互连传输介质18的布置实际上可以限定不同的拓扑，例如三角形拓扑。

图4(a)中所示的星形拓扑仅仅是可以表示实际第二dc传输网络40中的传输介质18布置的一种方式，并且可以替代地使用其它拓扑来表示传输介质18布置。

以与第一dc传输网络10类似的方式，第二dc传输网络40中的近端功率转换器12包括控制单元46。然而，第二控制单元46的编程不同于第一控制单元20。

更具体地，第二控制单元46被编程为：

(a)建立位于两个远端功率转换器14和近端功率转换器12之间的传输介质18的线性时不变模型；

(b)确定时不变模型的响应特征；

(c)测量在近端功率转换器12处的传输介质18的输出操作特性；

(d)将一个远端功率转换器14识别为感兴趣的远端功率转换器；

(e)通过将时不变模型的响应特征的逆施加到在近端功率转换器12处的传输介质18的测量输出操作特性，导出在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质18的对应输入操作特性；和

(f)将在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质18的导出的输入操作特性与故障特征进行比较，以确定感兴趣的远端功率转换器上是否存在故障。

在本发明的其它实施例中，远端功率转换器14中的一个或两个还可以包括第二控制单元，使得每个远端功率转换器本身能够充当伪近端功率转换器，以便检测其它功率转换器之一上的故障。

因此，根据本发明的第二实施例，第二dc传输网络40中的近端功率转换器12的第二控制单元46被编程为实现检测感兴趣的远端功率转换器上的故障的方法。

第二控制单元46被如此编程以实现第二方法，该方法包括以下步骤：

(a)建立位于远端功率转换器14和近端功率转换器12之间的传输介质18的线性时不变模型；

(b)确定时不变模型的响应特征；

(c)测量在近端功率转换器12处的传输介质18的输出操作特性；

(d)将一个远端功率转换器14识别为感兴趣的远端功率转换器；

(e)通过将时不变模型的响应特征的逆施加到在近端功率转换器12处的传输介质18的测量输出操作特性，导出在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质18的对应输入操作特性；和

(f)将在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质18的导出的输入操作特性与故障特征进行比较，以确定感兴趣的远端功率转换器上是否存在故障。

建立位于远端功率转换器14和近端功率转换器12之间的传输介质18的时不变模型的步骤(a)包括建立如图4(b)所示的模型48。

这种时不变模型48的总体响应特征由下式给出

y(n)＝h3(n)*[x1(n)*h1(n)+x2(n)*h2(n)]

其中，

h1是位于一个远端功率转换器14和星形结50之间的传输介质的第一部分16的单独响应特征；

h2是位于另一远端功率转换器14和星形结50之间的传输介质的第二部分42的单独响应特征；和

h3是位于近端功率转换器14和星形结50之间的传输介质的第三部分44的单独响应特征，

其中单独响应特征h1、h2、h3中的每一个采取电压脉冲响应的形式，即

其中，

系数a,f0,α是通过采用曲线拟合技术建立的，并且ts是采样时间。

然而，可以使用其它响应特征。

同时，第二方法的步骤(c)包括测量近端功率转换器12处的传输介质18的输出操作电压y。

同时，将远端功率转换器14中的一个识别为感兴趣的远端功率转换器24的步骤(d)包括为每个远端功率转换器14测试相应的假设，即在给定的远端功率转换器14处已经发生故障，而另一个远端功率转换器14继续正常工作。

更具体地，为每个远端功率转换器14测试相应的假设的步骤包括：

归因假定已经发生故障的给定远端功率转换器14处的传输介质18的估计故障水平输入操作电压xstep；

利用另一远端功率转换器14处的传输介质的已知先前输入操作电压和

将时不变模型48的总体响应特征应用于假定发生故障的给定远端功率转换器14处的传输介质18的估计故障水平输入操作电压xstep，并且应用于在所述或每个其它远端功率转换器14处的传输介质18的已知先前输入操作电压以获得近端功率转换器12处的传输介质18的预期理论输出操作电压

换句话说：

(i)根据第一假设，故障发生在第一远端功率转换器141处，因此估计的故障水平输入操作电压xstep被认为是所述第一远端功率转换器141处的传输介质18的输入操作电压即

而另一个，即第二远端功率转换器142的已知先前输入操作电压被用作另一个，即第二远端功率转换器142的输入操作电压即

使得当应用时不变模型48的总体响应特征时，期望的理论输出操作电压由下式给出

和

(ii)根据第二假设，故障发生在第二远端功率转换器142处，因此估计的故障水平输入操作电压xstep被认为是所述第二远端功率转换器142处的传输介质18的输入操作电压即

而另一个，即第一远端功率转换器141的已知先前输入操作电压被用作另一个，即第一远端功率转换器141的输入操作电压即

使得当应用时不变模型48的总体响应特征时，期望的理论输出操作电压由下式给出

此后，为每个远端功率转换器14测试相应的假设的步骤包括：

将根据相关假设建立的近端功率转换器12处的传输介质18的预期理论输出操作电压与近端功率转换器12处的传输介质18的实际测量输出操作电压y进行比较。

更具体地，识别为感兴趣的远端功率转换器的远端功率转换器141、142是其相应的假设导致对应的预期理论输出操作电压最接近地匹配近端功率转换器12处的传输介质18的测量输出操作电压y的功率转换器141,142。

可以识别最接近地匹配的假设的一种方式是在下列条件下选择第一假设，该第一假设即考虑故障在第一远端功率转换器141处(使得第一远端功率转换器141被识别为感兴趣的远端功率转换器)：

否则选择第二假设(从而将第二远端功率转换器142识别为感兴趣的远端功率转换器)。

在上面示出的比较方程中，l是基于决策逻辑引入的容许延迟选择的数据向量的长度，即，是在做出最终决策之前执行的比较的连续迭代次数。

在本发明的其它实施例中，相应的预期理论输出操作电流也可以被计算并与测量的输出操作电流进行比较，以便将单个远端功率转换器141、142识别为感兴趣的远端功率转换器。

在任何情况下，一旦感兴趣的远端转换器被识别，执行本发明的第二方法的步骤(e)，以导出在所述感兴趣的远端功率转换器处的传输介质18的实际估计输入操作电压以替换先前使用的估计故障水平输入操作电压xstep。

时不变模型48的总体响应特征，即

y(n)＝h3(n)*[x1(n)*h1(n)+x2(n)*h2(n)]

以与本发明的第一方法类似的方式，再次用于该步骤，在另一个远端功率转换器处的传输介质18的输入操作电压被视为对应的已知先前输入操作电压使得上述方程的重新排列，即施加总体响应特征的逆，允许导出在所述感兴趣的远端功率转换器处的传输介质18的实际对应的估计输入操作电压

然后，以与结合本发明的第一方法阐述的方式类似的方式，即预测方式，将在所述感兴趣的远端功率转换器处的传输介质18的这种实际对应的估计输入操作电压与故障电压阈值进行比较。在本发明的其它实施例中，可以将所述感兴趣的远端功率转换器处的传输介质18的实际对应的估计输入操作电压与一些其它故障特征进行比较，以便确定感兴趣的远端功率转换器上是否存在故障。

此外，以类似的方式，可以替代地导出估计的输入操作电流并将其与故障电流阈值进行比较，并且如果导出了估计的输入电压和电流值两者，则也可以估计感兴趣的远端功率转换器处的功率。

此外，本发明的第二方法可以被一般化以涵盖具有n-1个功率转换器12、14的多终端dc传输网络。

在本发明的这种一般化的第二方法中，建立线性时不变模型包括建立第三时不变模型58，如图4(c)所示。

同时，确定第三时不变模型58的总体响应特征导致

其中传输介质的每个相应部分的单独响应特征h1…hn是已知的。

此后，对每个远端功率转换器14可能有故障的假设进行一般化导致：

-假设1：故障发生在第一远端功率转换器141处。则有

其中每个先前的输入操作特性是已知的。

-假设2：故障发生在第二远端功率转换器142处。则有

-假设n-1：故障发生在远端功率转换器14n-1处。则有

一般来说，所有的假设都可以表达成以下封闭形式：

对于每个k＝1,2,…,n-1，陈述如下：

假设k：故障发生在远端功率转换器14k处。则有

将上式与第三时不变模型58的总体响应特征相结合，以允许获得相应的预期理论输出操作特性得到

使得导致理论输出操作特性和实际测量的输出操作特性y(n)之间的紧密匹配的假设q可以通过下式确定：

其中，q是k的特定值，对于l个连续样本和k的所有可能值，该值将最小化。

此外，通过从测量的输出操作特性y(n)导出其表达式，并采用以下方法，可以进一步细化估计的故障水平输入操作电压即xstep

对于情况且j≠q。

图5示意性地示出了根据本发明的另一实施例的dc传输网络70。

第三dc传输网络70类似于图4(a)所示的dc传输网络40，并且类似的特征具有相同的附图标记。为此，第三dc传输网络70包括近端功率转换器123和两个远端功率转换器141、142，并且以这种方式类似地限定了多终端dc链路。

功率转换器123、141、142通过传输介质18的第一部分16、第二部分42和第三部分44彼此互连，这些部分在相应的连接点72处彼此机械和电连接。

第三dc传输网络70还包括电流控制器74，其平衡在所述功率转换器123、141、142之间流动的内部电流i12,i13,i23。更具体地，电流控制器74通过修改传输介质18的每个部分16、42、44上的电压，明显改变内部电流i12,i13,i23。

传输介质18的每个所述部分16、42、44具有对应的单独响应特征h12,h13,h23，其优选是(如与本发明的第一和第二方法相关的情况)以下形式的单独电压脉冲响应

电流控制器74不产生各种传输介质部分16、42、44的电压的显著变化。因此，关于近端功率转换器123处的传输介质18的输出操作电压的测量以及随后在给定的感兴趣的远端功率转换器141、142处的传输介质18的对应输入操作电压的推导，上文描述的本发明的第二方法可以应用于第三dc传输网络70，以便检测远端功率转换器141、142中的一个或另一个处的故障，即，通过利用以下形式的第一总体响应特征(其继而利用叠加原理被部分地确定)

y3(n)＝h13(n)*x1(n)+h23(n)*x2(n)

相比之下，当希望测量近端功率转换器123处的传输介质18的输出操作电流并且随后导出在给定的感兴趣的远端功率转换器141、142处的传输介质18的对应输入操作电流时，有必要在循环内部电流i12,i13(和因此i23)的分布中加入因数，因为电流控制器74改变这些电流，同时使每个功率转换器123、141、142处的端子电流i1,i2,i3保持不变。

因此，根据本发明的第三实施例的检测第三dc传输网络70中的故障的方法类似于本发明的第二方法，但是通过包括对应于彼此互连的功率转换器123、141、142的相应的对之间的每个内部电流i12,i13,i23的加权系数，在所述功率转换器123、141、142之间的内部电流i12,i13,i23的分布中附加地加入因数。

更具体地，在本发明的第三方法中，第一加权系数a12被应用于具有第一单独响应特征h12的第一传输介质部分16，第二加权系数a13被应用于具有第二单独响应特征h13的第二传输介质部分42，第三加权系数a23被应用于具有第三单独响应特征h23的第三传输介质部分44。

各个加权系数a12,a13,a23之和为1，并且每个加权系数都为所有功率转换器123、141、142所知。

因此，对于近端功率转换器123，测量的输出操作电流i3由在两个远端功率转换器141、142处的端子电流i1,i2之和给出，使得第二基于电流的总体响应特征给出如下

其中，

y3＝i3；

x1＝i1；以及

x2＝i2

以及

由下式给出

以及

由下式给出

即，表达和本身由相应的时不变函数f1和f2给出，使得与本发明第二方法中的步骤基本上相同的后续步骤然后可以用于本发明的第三方法中，以通过利用测量和导出的电流操作特性和第二总体响应特征来检测第三dc传输网络70中的一个或另一个远端功率转换器141、142处的故障，即

如上所述。