一种基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防方法与流程

本发明涉及电力系统运行与控制技术领域，尤其涉及一种基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防方法。

背景技术：

我国正大力发展适应于远距离、大容量输电的直流输电技术，随着越来越多直流输电工程的投入运行，使得我国电网形成了典型的“强直弱交”结构，极易发生换相失败。

换相失败通常是由逆变侧交流系统故障后导致的换流阀熄弧角过小所引起的，换相失败会造成直流电流、电压、功率的剧烈变化，对交流系统产生巨大影响。实际直流输电工程常安装有换相失败预测控制模块，以预防换相失败的发生，但是换相失败预测控制的作用效果有限。

目前在传统直流输电控制系统的基础上，已有一些预防换相失败的新方法。比如，直流电流预测控制法。直流电流预测控制法通过在检测到交流系统故障后降低直流电流参考值，达到预防换相失败的目的。然而，在直流电流预测控制动作的同时，直流控制系统自带的换相失败预测控制模块会减小逆变侧触发角，进而使直流电流有一定的上升趋势。因此，直流电流预测控制法和换相失败预测控制存在一定的内在冲突关系，当同时采用这两种方法时会在交流系统故障发生后的一小段时间内削弱彼此的控制效果，进而体现为直流电流预测控制作用效果缓慢；此外，现有直流电流预测控制的启动时刻完全依赖于换相失败预测控制，启动较慢，因此对换相失败的预防能力有限。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防方法，其目的在于降低换相失败发生的几率，维持交直流混联系统的安全稳定运行。

本发明采用的技术方案为：

一种基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防方法，包括以下步骤：

a：根据直流输电系统及其两侧所连交流系统的参数及运行情况，设置整流侧紧急滞后触发控制在不对称故障下的启动阈值选择集合{srec1(1)、srec1(2)、srec1(3)}，设置整流侧紧急滞后触发控制在对称故障下的启动阈值选择集合{srec2(1)、srec2(2)、srec2(3)}，且保证srec1(1)>srec1(3)>srec1(2)、srec2(1)>srec2(3)>srec2(2)；

b：根据直流输电系统及其两侧所连交流系统的参数及运行情况，设置不对称故障下触发角输出惯性时间常数选择集合{trec1(1)、trec1(2)、trec1(3)}，设置对称故障下触发角输出惯性时间常数选择集合{trec2(1)、trec2(2)、trec2(3)}，且保证trec1(2)>trec1(3)>trec1(1)、trec2(2)>trec2(3)>trec2(1)；

c：输入系统正常运行时的整流侧触发角αnor；

d：设定整流侧紧急滞后触发控制系统中，不对称故障下启动阈值改变信号frec1初值为0，对称故障下启动阈值改变信号frec2初值为0；不对称故障下滞后触发启动信号crec1初值为0，对称故障下滞后触发启动信号crec2初值为0，不对称故障下触发角输出αrec1(1)和对称故障下触发角输出αrec2(1)初值为0，不对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec1初值为trec1(1)，对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec2初值为trec2(1)；

e：输入直流输电系统自带的换相失败预测控制模块中的不对称故障检测瞬时值udiff1、对称故障检测瞬时值udiff2、不对称故障检测采样值usdiff1、对称故障检测采样值usdiff2以及直流电压实时测量值udc；

f：根据不对称故障下启动阈值改变信号frec1和对称故障下启动阈值改变信号frec2是否为0，判定整流侧紧急滞后触发控制在不对称故障下的启动阈值srec1和在对称故障下的启动阈值srec2情况；

g：根据不对称故障检测瞬时值udiff1和不对称故障下的启动阈值srec1情况，判定不对称故障下启动阈值改变信号frec1和不对称故障下滞后触发启动信号crec1的值；根据对称故障检测瞬时值udiff2和对称故障下的启动阈值srec2情况，判定对称故障下启动阈值改变信号frec2和对称故障下滞后触发启动信号crec2的值；

h：计算整流侧触发角第一参考值αrec1(2)和整流侧触发角值第二参考值αrec2(2)；

h1：根据公式(1)计算不对称故障下触发角αrec1(0)，

αrec1(0)＝arccos((1-usdiff1)cosαnor)·k1crec1(1)；

根据公式(2)计算对称故障下触发角αrec2(0)，

αrec2(0)＝arccos((1-usdiff2)cosαnor)·k2crec2(2)；

其中k1、k2为裕度系数，须根据整流侧紧急滞后触发控制系统的实际参数进行设定；

h2：分别将不对称故障下触发角输出αrec1(0)和对称故障下触发角输出αrec2(0)通过增益为1，不对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec1和对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec2的一阶惯性环节，得到不对称故障下触发角输出αrec1(1)和对称故障下触发角αrec2(1)，并更新对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec1和对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec2；

h3：分别对不对称故障下触发角输出αrec1(1)和对称故障下触发角输出αrec2(1)进行限幅，得到整流侧触发角第一参考值αrec1(2)和整流侧触发角值第二参考值αrec2(2)；

i：取整流侧触发角第一参考值αrec1(2)、整流侧触发角第二参考值αrec2(2)及直流系统本身定电流控制输出的触发角参考值αrec(0)的最大值作为触发角参考值αrec，输出至直流输电的触发系统；

j：判断系统是否依然在运行，若是则进入步骤(e)，若不是则控制策略结束。

计算步骤e中的不对称故障检测瞬时值udiff1、对称故障检测瞬时值udiff2、不对称故障检测采样值usdiff1和对称故障检测采样值usdiff2；

不对称故障检测瞬时值udiff1表征了交流系统不对称故障的严重程度，其计算公式为：

udiff1＝|ua+ub+uc|(3)

其中，ua、ub、uc为换流母线电压瞬时值；

对称故障检测瞬时值udiff2表征了交流系统对称故障的严重程度，其计算公式为：

其中，ua、ub、uc为换流母线电压瞬时值；

将不对称故障检测瞬时值udiff1最大值保持12ms，即得不对称故障检测采样值usdiff1，将对称故障检测瞬时值udiff2最大值保持12ms，即得对称故障检测采样值usdiff2。

所述的步骤f中关于整流侧紧急滞后触发控制在不对称故障下的启动阈值srec1和在对称故障下的启动阈值srec2的具体判定步骤为：

f1：检查不对称故障下启动阈值改变信号frec1是否为0，若是，则进入步骤f2，若不是，则srec1＝srec1(3)；

若不对称故障下启动阈值改变信号frec1不为0，说明最近整流侧紧急滞后触发已有动作，在该控制器的作用下会使得交流系统电压波动较大，因此使不对称故障下的启动阈值srec1为一个较高的值srec1(3)，避免了整流侧紧急滞后触发的后续频繁动作；

f2：检查对称故障下启动阈值改变信号frec2是否为0，若是则srec1＝srec1(2)，若不是，则srec1＝srec1(1)；

若对称故障下启动阈值改变信号frec2不为0，说明最近整流侧紧急滞后触发的对称故障部分已有动作，在该控制的作用下会使得交流系统电压波动较大，因此使不对称故障下的启动阈值srec1为一个较高的值srec1(1)，避免了整流侧紧急滞后触发的频繁动作。

若对称故障下启动阈值改变信号frec2为0，说明最近系统一直处在正常平稳运行的状态，若该时刻系统没有发生故障则交流系统电压波动较小，因此使不对称故障下的启动阈值srec1为一个较低的值srec1(2)，提高控制的反应灵敏度，加快了启动速度；

f3：检查对称故障下启动阈值改变信号frec2是否为0，若是则进入步骤f4，若不是，则srec2＝srec2(3)；

若对称故障下启动阈值改变信号frec2不为0，说明最近整流侧紧急滞后触发已有动作，在该控制的作用下会使得交流系统电压波动较大，因此使对称故障下的启动阈值srec2为一个较高的值srec2(3)，避免了整流侧紧急滞后触发的后续频繁动作；

f4：检查不对称故障下启动阈值改变信号frec1是否为0，若是则srec2＝srec2(2)，若不是则srec2＝srec2(1)；

若不对称故障下启动阈值改变信号frec1不为0，说明最近整流侧紧急滞后触发的不对称故障部分已有动作，在该控制的作用下会使得交流系统电压波动较大，因此使对称故障下的启动阈值srec2为一个较高的值srec2(1)，避免了整流侧紧急滞后触发的频繁动作；

若不对称故障下启动阈值改变信号frec1为0，说明最近系统一直处在正常平稳运行的状态，若该时刻系统没有发生故障则交流系统电压波动较小，因此使对称故障下的启动阈值srec2为一个较低的值srec2(2)，提高控制的反应灵敏度，加快了启动速度。

所述的步骤g中不对称故障下启动阈值改变信号frec1和不对称故障下滞后触发启动信号crec1，对称故障下启动阈值改变信号frec2对称故障下滞后触发启动信号crec2的具体计算步骤：

g1：若不对称故障检测瞬时值udiff1大于不对称故障下的启动阈值srec1则将不对称故障下启动阈值改变信号frec1置为1，将不对称故障下启动阈值改变信号frec1展宽0.5s，将不对称故障下滞后触发启动信号crec1置为1，将不对称故障下滞后触发启动信号crec1展宽0.05s，若不对称故障检测瞬时值udiff1不大于不对称故障下的启动阈值srec1，且不对称故障下启动阈值改变信号frec1超过之前的展宽区间，则将不对称故障下启动阈值改变信号frec1置为0；若不对称故障检测瞬时值udiff1不大于不对称故障下的启动阈值srec1，且不对称故障下滞后触发启动信号crec1超过之前的展宽区间，则将不对称故障下滞后触发启动信号crec1置为0；

若不对称故障检测瞬时值udiff1大于不对称故障下的启动阈值srec1，说明检测到了不对称故障，需要整流侧触发角紧急增大；

g2：若对称故障检测瞬时值udiff2大于对称故障下的启动阈值srec2则将对称故障下启动阈值改变信号frec2置为1，将对称故障下启动阈值改变信号frec2展宽0.5s，将对称故障下滞后触发启动信号crec2置为1，将对称故障下滞后触发启动信号crec2展宽0.05s，若对称故障检测瞬时值udiff2不大于对称故障下的启动阈值srec2，且对称故障下启动阈值改变信号frec2超过之前的展宽区间，则将对称故障下启动阈值改变信号frec2置为0；若对称故障检测瞬时值udiff2不大于对称故障下的启动阈值srec2，且对称故障下滞后触发启动信号crec2超过之前的展宽区间，则将对称故障下滞后触发启动信号crec2置为0；

若对称故障检测瞬时值udiff2大于对称故障下的启动阈值srec2，说明检测到了对称故障，需要整流侧触发角紧急增大；

所述的步骤h2中不对称故障下触发角αrec1(1)和对称故障下触发角αrec2(1)的具体计算步骤，及对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec1和对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec2的具体更新步骤：

h2-1：判断不对称故障下滞后触发启动信号crec1是否已连续0.1s保持1，若是，则进入h2-2，否则不对称故障惯性时间常数选择信号trec1为0；

h2-2：当不对称故障下滞后触发启动信号crec1连续0.1s保持1以后，判断直流电压实时测量值udc是否大于0.65pu，若是，则不对称故障惯性时间常数选择信号trec1为1，若不是，则不对称故障惯性时间常数选择信号trec1为0；

h2-3：判断对称故障下滞后触发启动信号crec2是否已连续0.1s保持1，若是则进入h2-4，否则对称故障惯性时间常数选择信号trec2为0；

h2-4：当对称故障下滞后触发启动信号crec2连续0.1s保持1以后，判断直流电压实时测量值udc是否大于0.65pu，若是，则对称故障惯性时间常数选择信号trec2为1，若不是，则对称故障惯性时间常数选择信号trec2为0；

h2-5：利用trec3＝trec1ortrec2求出恢复惯性时间常数选择信号trec3，并将恢复惯性时间常数选择信号trec3展宽0.3s；

h2-6：检查恢复惯性时间常数选择信号trec3是否为1，若是，则置不对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec1为trec1(3)，置对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec2为trec2(3)，否则ktrec1、ktrec2保持不变，并进入步骤h2-7；

h2-7：分别将不对称故障下触发角αrec1(0)和对称故障下触发角αrec2(0)通过增益为1，不对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec1和对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec2的一阶惯性环节，得到不对称故障下触发角输出αrec1(1)和对称故障下触发角输出αrec2(1)；

h2-8：比较不对称故障下触发角输出αrec1(1)与上一轮的αrec1(1)的计算值，若不对称故障下触发角输出αrec1(1)小于上一轮的αrec1(1)的计算值，则置时间常数ktrec1为trec1(2)，若不小于上一轮的αrec1(1)的计算值，则置时间常数ktrec1为trec1(1)；

h2-9：比较对称故障下触发角输出αrec2(1)与上一轮的αrec2(1)的计算值，若对称故障下触发角输出αrec2(1)小于上一轮的αrec2(1)的计算值，则置时间常数ktrec2为trec2(2)，若不小于上一轮的αrec2(1)的计算值，则置时间常数ktrec2为trec2(1)。

本发明的有益效果：

1、合理性：根据换相失败的机理分析，在合理假设的前提下，当直流系统一次参数、控制系统及交流系统电压确定时，换相失败是否发生与整流侧触发角和逆变侧触发角存在唯一对应的关系，且整流侧触发角与逆变侧触发角不存在任何耦合关系，因此交流系统故障后，根据一定的逻辑改变整流侧触发角能够快速降低换相失败发生的可能性。

2、新颖性：本发明提出的一种基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防方法尚未见文献报道。

3、快速性：换相失败预防手段是否有效的关键在于其动作的快速性。和现有的换相失败预防控制措施相比，本发明提出的一种基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防方法由于采用了可变故障检测阈值、可变惯性时间常数，且其直接控制整流侧触发角，不须经过pi控制环节，因此具有响应快速的优点。

4、效果佳：本发明提出的一种基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防方法和现有学者提出的直流电流预测控制相比，更进一步降低了直流输电系统换相失败的几率，有利于系统安全稳定运行。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为直流输电系统的结构示意图；

图3为直流电流预测控制与本发明在单相故障情况下对换相失败的预防效果对比图；

图4为直流电流预测控制与本发明在三相故障情况下对换相失败的预防效果对比图。

具体实施方式

如图1所示，一种整流侧触发角紧急控制的换相失败预防方法，包括以下步骤：

a：根据直流输电系统及其两侧所连交流系统的参数及运行情况，设置整流侧紧急滞后触发控制在不对称故障下的启动阈值选择集合{srec1(1)、srec1(2)、srec1(3)}，设置整流侧紧急滞后触发控制在对称故障下的启动阈值选择集合{srec2(1)、srec2(2)、srec2(3)}，且保证srec1(1)>srec1(3)>srec1(2)、srec2(1)>srec2(3)>srec2(2)；

启动阈值选择集合须根据直流输电系统及其两侧所连交流系统参数加以试验整定，且保证srec1(1)>srec1(3)>srec1(2)、srec2(1)>srec2(3)>srec2(2)。启动阈值选择集合使得整流侧紧急滞后触发控制方法的启动阈值能够根据系统运行情况的不同而改变，使整流侧紧急滞后触发控制在系统不同运行情况下具有不同的灵敏度，从而既保证了该控制在该动作时快速动作，又避免了不该动作时频繁动作。

b：根据直流输电系统及其两侧所连交流系统的参数及运行情况，设置不对称故障下触发角输出惯性时间常数选择集合{trec1(1)、trec1(2)、trec1(3)}，设置对称故障下触发角输出惯性时间常数选择集合{trec2(1)、trec2(2)、trec2(3)}，且保证trec1(2)>trec1(3)>trec1(1)、trec2(2)>trec2(3)>trec2(1)；

惯性时间常数选择集合须根据直流输电系统及其所连交流系统的参数及运行情况加以整定，且保证trec1(2)>trec1(3)>trec1(1)、trec2(2)>trec2(3)>trec2(1)。设计惯性时间常数选择集合的目的在于使整流侧紧急滞后触发控制的最终输出在交流系统故障的不同阶段具有不同的变化快慢程度，既保证了交流系统故障后该控制的快速动作，又使得故障结束后的输出量平稳下降，减小了系统功率波动。

c：输入系统正常运行时的整流侧触发角αnor；

d：设定整流侧紧急滞后触发控制系统中，不对称故障下启动阈值改变信号frec1初值为0，对称故障下启动阈值改变信号frec2初值为0；不对称故障下滞后触发启动信号crec1初值为0，对称故障下滞后触发启动信号crec2初值为0，不对称故障下触发角输出αrec1(1)和对称故障下触发角输出αrec2(1)初值为0，不对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec1初值为trec1(1)，对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec2初值为trec2(1)；

e：输入直流输电系统自带的换相失败预测控制模块中的不对称故障检测瞬时值udiff1、对称故障检测瞬时值udiff2、不对称故障检测采样值usdiff1、对称故障检测采样值usdiff2以及直流电压实时测量值udc；

不对称故障检测瞬时值udiff1表征了交流系统不对称故障的严重程度，其计算公式为：

udiff1＝|ua+ub+uc|(3)

其中，ua、ub、uc为换流母线电压瞬时值；

对称故障检测瞬时值udiff2表征了交流系统对称故障的严重程度，其计算公式为：

其中，ua、ub、uc为换流母线电压瞬时值；

将不对称故障检测瞬时值udiff1最大值保持12ms，即得不对称故障检测采样值usdiff1，将对称故障检测瞬时值udiff2最大值保持12ms，即得对称故障检测采样值usdiff2。

f：根据不对称故障下启动阈值改变信号frec1和对称故障下启动阈值改变信号frec2是否为0，判定整流侧紧急滞后触发控制在不对称故障下的启动阈值srec1和在对称故障下的启动阈值srec2情况；

所述的步骤f中关于整流侧紧急滞后触发控制在不对称故障下的启动阈值srec1和在对称故障下的启动阈值srec2的具体判定步骤为：

f1：检查不对称故障下启动阈值改变信号frec1是否为0，若是，则进入步骤f2，若不是，则srec1＝srec1(3)；

若不对称故障下启动阈值改变信号frec1不为0，说明最近整流侧紧急滞后触发已有动作，在该控制器的作用下会使得交流系统电压波动较大，因此使不对称故障下的启动阈值srec1为一个较高的值srec1(3)，避免了整流侧紧急滞后触发的后续频繁动作；

f2：检查对称故障下启动阈值改变信号frec2是否为0，若是则srec1＝srec1(2)，若不是，则srec1＝srec1(1)；

若对称故障下启动阈值改变信号frec2不为0，说明最近整流侧紧急滞后触发的对称故障部分已有动作，在该控制的作用下会使得交流系统电压波动较大，因此使不对称故障下的启动阈值srec1为一个较高的值srec1(1)，避免了整流侧紧急滞后触发的频繁动作。

若对称故障下启动阈值改变信号frec2为0，说明最近系统一直处在正常平稳运行的状态，若该时刻系统没有发生故障则交流系统电压波动较小，因此使不对称故障下的启动阈值srec1为一个较低的值srec1(2)，提高控制的反应灵敏度，加快了启动速度；

f3：检查对称故障下启动阈值改变信号frec2是否为0，若是则进入步骤f4，若不是，则srec2＝srec2(3)；

若对称故障下启动阈值改变信号frec2不为0，说明最近整流侧紧急滞后触发已有动作，在该控制的作用下会使得交流系统电压波动较大，因此使对称故障下的启动阈值srec2为一个较高的值srec2(3)，避免了整流侧紧急滞后触发的后续频繁动作；

f4：检查不对称故障下启动阈值改变信号frec1是否为0，若是则srec2＝srec2(2)，若不是则srec2＝srec2(1)；

若不对称故障下启动阈值改变信号frec1不为0，说明最近整流侧紧急滞后触发的不对称故障部分已有动作，在该控制的作用下会使得交流系统电压波动较大，因此使对称故障下的启动阈值srec2为一个较高的值srec2(1)，避免了整流侧紧急滞后触发的频繁动作；

若不对称故障下启动阈值改变信号frec1为0，说明最近系统一直处在正常平稳运行的状态，若该时刻系统没有发生故障则交流系统电压波动较小，因此使对称故障下的启动阈值srec2为一个较低的值srec2(2)，提高控制的反应灵敏度，加快了启动速度。

g：根据不对称故障检测瞬时值udiff1和不对称故障下的启动阈值srec1情况，判定不对称故障下启动阈值改变信号frec1和不对称故障下滞后触发启动信号crec1的值；根据对称故障检测瞬时值udiff2和对称故障下的启动阈值srec2情况，判定对称故障下启动阈值改变信号frec2和对称故障下滞后触发启动信号crec2的值；

所述的步骤g中不对称故障下启动阈值改变信号frec1和不对称故障下滞后触发启动信号crec1，对称故障下启动阈值改变信号frec2对称故障下滞后触发启动信号crec2的具体计算步骤：

g1：若不对称故障检测瞬时值udiff1大于不对称故障下的启动阈值srec1则将不对称故障下启动阈值改变信号frec1置为1，将不对称故障下启动阈值改变信号frec1展宽0.5s，将不对称故障下滞后触发启动信号crec1置为1，将不对称故障下滞后触发启动信号crec1展宽0.05s，若不对称故障检测瞬时值udiff1不大于不对称故障下的启动阈值srec1，且不对称故障下启动阈值改变信号frec1超过之前的展宽区间，则将不对称故障下启动阈值改变信号frec1置为0；若不对称故障检测瞬时值udiff1不大于不对称故障下的启动阈值srec1，且不对称故障下滞后触发启动信号crec1超过之前的展宽区间，则将不对称故障下滞后触发启动信号crec1置为0；

若不对称故障检测瞬时值udiff1大于不对称故障下的启动阈值srec1，说明检测到了不对称故障，需要整流侧触发角紧急增大；

g2：若对称故障检测瞬时值udiff2大于对称故障下的启动阈值srec2则将对称故障下启动阈值改变信号frec2置为1，将对称故障下启动阈值改变信号frec2展宽0.5s，将对称故障下滞后触发启动信号crec2置为1，将对称故障下滞后触发启动信号crec2展宽0.05s，若对称故障检测瞬时值udiff2不大于对称故障下的启动阈值srec2，且对称故障下启动阈值改变信号frec2超过之前的展宽区间，则将对称故障下启动阈值改变信号frec2置为0；若对称故障检测瞬时值udiff2不大于对称故障下的启动阈值srec2，且对称故障下滞后触发启动信号crec2超过之前的展宽区间，则将对称故障下滞后触发启动信号crec2置为0；

若对称故障检测瞬时值udiff2大于对称故障下的启动阈值srec2，说明检测到了对称故障，需要整流侧触发角紧急增大。

h：计算整流侧触发角第一参考值αrec1(2)和整流侧触发角值第二参考值αrec2(2)；

h1：根据公式(1)计算不对称故障下触发角αrec1(0)，

αrec1(0)＝arccos((1-usdiff1)cosαnor)·k1crec1(1)；

根据公式(2)计算对称故障下触发角αrec2(0)，

αrec2(0)＝arccos((1-usdiff2)cosαnor)·k2crec2(2)；

其中k1、k2为裕度系数，须根据整流侧紧急滞后触发控制系统的实际参数进行设定；

根据换相失败的原理分析，在系统三相对称的情况下，假设故障时刻发生在换相过程之前，存在

其中，γ为熄弧角，uln为逆变侧换流母线线电压，ulz为整流侧换流母线线电压，rz、rn分别为整流侧和逆变侧换流器等值换相电阻、rl为线路电阻、αrec为整流侧触发角，βinv为逆变侧触发越前角。

换相失败的根本原因在于熄弧角γ过小。在系统参数均不变的情况下，若逆变侧交流系统短路导致uln下降，等比例提高cosαrec即可起到预防换相失败的作用。udiff1和udiff2表征了换流母线电压的下降程度，因此可用udiff1和udiff2计算整流侧触发角αrec的改变值。k1、k2为大于1的常数，其目的在于加强控制器的控制效果；由于不对称故障情况下，换相电压过零点提前，更不利于换相，因此k2大于k1。

h2：分别将不对称故障下触发角输出αrec1(0)和对称故障下触发角输出αrec2(0)通过增益为1，不对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec1和对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec2的一阶惯性环节，得到不对称故障下触发角输出αrec1(1)和对称故障下触发角αrec2(1)，并更新对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec1和对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec2；

所述的步骤h2中不对称故障下触发角αrec1(1)和对称故障下触发角αrec2(1)的具体计算步骤，及对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec1和对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec2的具体更新步骤：

h2-1：判断不对称故障下滞后触发启动信号crec1是否已连续0.1s保持1，若是，则进入h2-2，否则不对称故障惯性时间常数选择信号trec1为0；

h2-2：当不对称故障下滞后触发启动信号crec1连续0.1s保持1以后，判断直流电压实时测量值udc是否大于0.65pu，若是，则不对称故障惯性时间常数选择信号trec1为1，若不是，则不对称故障惯性时间常数选择信号trec1为0；

h2-3：判断对称故障下滞后触发启动信号crec2是否已连续0.1s保持1，若是则进入h2-4，否则对称故障惯性时间常数选择信号trec2为0；

h2-4：当对称故障下滞后触发启动信号crec2连续0.1s保持1以后，判断直流电压实时测量值udc是否大于0.65pu，若是，则对称故障惯性时间常数选择信号trec2为1，若不是，则对称故障惯性时间常数选择信号trec2为0；

h2-5：利用trec3＝trec1ortrec2求出恢复惯性时间常数选择信号trec3，并将恢复惯性时间常数选择信号trec3展宽0.3s；

h2-6：检查恢复惯性时间常数选择信号trec3是否为1，若是，则置不对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec1为trec1(3)，置对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec2为trec2(3)，否则ktrec1、ktrec2保持不变，并进入步骤h2-7；

h2-7：分别将不对称故障下触发角αrec1(0)和对称故障下触发角αrec2(0)通过增益为1，不对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec1和对称故障下触发角输出惯性时间常数ktrec2的一阶惯性环节，得到不对称故障下触发角输出αrec1(1)和对称故障下触发角输出αrec2(1)；

h2-8：比较不对称故障下触发角输出αrec1(1)与上一轮的αrec1(1)的计算值，若不对称故障下触发角输出αrec1(1)小于上一轮的αrec1(1)的计算值，则置时间常数ktrec1为trec1(2)，若不小于上一轮的αrec1(1)的计算值，则置时间常数ktrec1为trec1(1)；

h2-9：比较对称故障下触发角输出αrec2(1)与上一轮的αrec2(1)的计算值，若对称故障下触发角输出αrec2(1)小于上一轮的αrec2(1)的计算值，则置时间常数ktrec2为trec2(2)，若不小于上一轮的αrec2(1)的计算值，则置时间常数ktrec2为trec2(1)；

h3：分别对不对称故障下触发角输出αrec1(1)和对称故障下触发角输出αrec2(1)进行限幅，得到整流侧触发角第一参考值αrec1(2)和整流侧触发角值第二参考值αrec2(2)；

步骤h1～h3目的是使αrec1(2)或αrec2(2)快速增加，缓慢降低，既起到快速预防换相失败的作用，又避免了后续时间内功率的急剧波动；此外，若故障开始一段时间后，直流电压大于0.65pu，说明此时不易发生后续的换相失败，可加速αrec1(1)或αrec2(1)的下降，以使系统尽快回到正常运行状态。

i：取整流侧触发角第一参考值αrec1(2)、整流侧触发角第二参考值αrec2(2)及直流系统本身定电流控制输出的触发角参考值αrec(0)的最大值作为触发角参考值αrec，输出至直流输电的触发系统；

j：判断系统是否依然在运行，若是则进入步骤(e)，若不是则控制策略结束。

下面结合具体实施例对本发明所述的基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防方法进行详细说明。

利用pscad\emtdc仿真平台，在图2所示直流输电系统中搭建直流电流预测控制与本发明提出的基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防方法。在该模型中，整流侧及逆变侧交流系统短路比均为4，整流侧换流母线额定线电压有效值为345kv，逆变侧换流母线额定线电压有效值为230kv，额定直流电压为500kv，额定直流电流为2ka。最小熄弧角γmin为0.1745rad，正常运行时整流侧触发角αnor为0.16rad。

基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防方法的各参数设置如下：设置{srec1(1)、srec1(2)、srec1(3)}＝{0.03、0.015、0.02}；设置{srec2(1)、srec2(2)、srec2(3)}＝{0.25、0.045、0.15}；设置{trec1(1)、trec1(2)、trec1(3)}＝{0、0.1、0.06}；设置{trec2(1)、trec2(2)、trec2(3)}＝{0、0.1、0.06}；设置αrec1(2)的上下限幅分别为0.77、0.088；设置αrec2(2)的上下限幅分别为0.77、0.088；设置k1＝2，k2＝1.1。

设置逆变侧换流母线经不同接地电感在不同时刻发生a相接地短路，分别采用直流电流预测控制与本发明提出的基于整流侧紧急滞后触发的换相失败预防措施，观察换相失败情况如图3所示。可以看出，在进行的400组算例测试中，采用直流电流预测控制时，有287组算例发生了换相失败，而采用本发明提出的基于整流侧紧急滞后触发的换相失败预防措施时，仅有217组算例发生了换相失败，比采用直流电流预测控制时减少了24.39％的换相失败发生可能性。

设置逆变侧换流母线经不同接地电感在不同时刻发生三相接地短路，分别采用直流电流预测控制与本发明提出的基于整流侧紧急滞后触发的换相失败预防措施，观察换相失败情况如图4所示。可以看出，在进行的210组算例测试中，采用直流电流预测控制时，有125组算例发生了换相失败，而采用本发明提出的基于整流侧紧急滞后触发的换相失败预防措施时，仅有96组算例发生了换相失败，比采用直流电流预测控制时减少了23.20％的换相失败发生可能性。

本发明提出的方法能够更好地预防换相失败，对维持交直流混联电网安全稳定运行起到了一定的作用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。