CN107656129B - 一种滤波器支路电流的间接测量方法 - Google Patents

一种滤波器支路电流的间接测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种滤波器支路电流的间接测量方法，属于滤波器的测量技术领域。该间接测量方法包括以下步骤：(1)确定滤波器的拓扑结构和电路参数；(2)根据滤波器的拓扑结构设计数字滤波器，所述数字滤波器表示为所需测量支路电流与滤波器中已知电流的传递函数，根据滤波器的电路参数确定数字滤波器的各部分参数；(3)根据步骤(2)中的数字滤波器和滤波器中已知电流求解所需测量支路电流。本发明的间接测量方法，无需在所需测量支路上增设电流测点，可以避免对滤波器的硬件改造，大大降低了成本；且具备极大的灵活性，能够适用于不同结构的滤波器，只需根据需求改变数字滤波器的类型和参数，满足了对不同滤波器、不同支路电流的测量要求。

Description

一种滤波器支路电流的间接测量方法
技术领域
本发明涉及一种滤波器支路电流的间接测量方法，属于滤波器的测量技术领域。
背景技术
在高压直流输电工程中，交流滤波器是必不少的一次设备。它的作用是提供无功补偿、维持交流母线电压、滤除直流系统运行时对交流系统产生的谐波电流，其能否稳定可靠运行，直接关系到整个高压直流系统的稳定与可靠。
交流滤波器通常并联在换流变压器网侧母线上，不仅要承担系统的高电压，还要流过大量谐波电流，这对交流滤波器设备的稳定和绝缘性能是严峻的考验。目前高压直流输电工程所配置的交流滤波器多为电容、电感及电阻串并联构成的无源滤波器，常见故障有短路故障、设备过负荷、电容器损害等，需要对滤波器及元器件配备相应的保护措施。
交流滤波器故障保护及一些利用滤波器的线路保护，保护机理需要用到滤波器相应支路的支路电流。然而，工程使用中，只有部分元件及滤波器主支路加设电流测点，这造成了部分未加测量点的元件及支路对应电流量缺失，无法满足保护系统的配置要求。更换滤波器或在支路加设电流测点，不仅造价高，造成不必要的浪费，而且需要对投运中的滤波器进行改造，影响范围广，难度大，整体效益得不偿失。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种滤波器支路电流的间接测量方法，用于解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明的滤波器支路电流的间接测量方法的技术方案包括以下步骤：(1)确定滤波器的拓扑结构和电路参数；(2)根据滤波器的拓扑结构设计数字滤波器，所述数字滤波器表示为所需测量支路电流与滤波器中已知电流的传递函数，根据滤波器的电路参数确定数字滤波器的各部分参数；(3)根据步骤(2)中的数字滤波器和滤波器中已知电流求解所需测量支路电流。
所述滤波器中已知电流为滤波器的总电流。
所述步骤(1)中滤波器的拓扑结构包括依次串联设置的第一支路、第二支路和第三支路，其中第一支路上串联电容C1，第二支路由第一并联支路和第二并联支路并联而成，所述第一并联支路由电容C2和电感L串联构成，所述第二并联支路上串设电阻R，第三支路上设置电流测点，用于测量滤波器的总电流；所述步骤(2)中传递函数
Figure BDA0001429782720000021
其中，IR为所需测量的第二并联支路上电阻R的电流，IF为已知的滤波器的总电流，R为第二并联支路上电阻R的电阻值，L为第一并联支路上电感L的电感值，C为第一并联支路上电容C2的电容值，s为拉普拉斯变换的算子；进行双线性变换后的传递函数
Figure BDA0001429782720000022
其中，
Figure BDA0001429782720000023
Figure BDA0001429782720000024
b2＝b0，a1＝b1，
Figure BDA0001429782720000025
K1＝T2+4LC，T为循环周期，z为离散域算子。
本发明的有益效果是：采用本发明的间接测量方法，无需在所需测量支路上增设电流测点，可以避免对滤波器的硬件改造，大大降低了成本；且本发明的间接测量方法具备极大的灵活性，能够适用于不同结构的滤波器，只需根据需求改变数字滤波器的类型和参数，满足了对不同滤波器、不同支路电流的测量要求。
附图说明
图1为本发明的滤波器拓扑结构图。
具体实施方式
本发明的滤波器支路电流的间接测量方法包括以下步骤：(1)确定滤波器的拓扑结构和电路参数；(2)根据滤波器的拓扑结构设计数字滤波器，所述数字滤波器表示为所需测量支路电流与滤波器中已知电流的传递函数，根据滤波器的电路参数确定数字滤波器的各部分参数；(3)根据步骤(2)中的数字滤波器和滤波器中已知电流求解所需测量支路电流。
下面结合附图1对本发明进行详细描述。
可以根据滤波器厂家提供的说明书或通过其他方式确定滤波器的拓扑结构和电路参数。本实施例中滤波器的拓扑结构包括依次串联设置的第一支路、第二支路和第三支路，其中第一支路上串联电容C1，第二支路由第一并联支路和第二并联支路并联而成，第一并联支路由电容C2和电感L串联构成，第二并联支路上串设电阻R，第三支路上设置电流测点，用于测量滤波器的总电流。IR为所需测量的第二并联支路上电阻R的电流，IF为已知的滤波器的总电流，ILC为第一并联支路的电流，可得：
IF＝ILC+IR (1)
Figure BDA0001429782720000031
经变换可以求得IR：
Figure BDA0001429782720000032
Figure BDA0001429782720000033
其中，R为第二并联支路上电阻R的电阻值，L为第一并联支路上电感L的电感值，C为第一并联支路上电容C2的电容值，s为拉普拉斯变换的算子。
利用双线性变换对其进行求解，其中T为循环周期，z为离散域算子：
Figure BDA0001429782720000034
Figure BDA0001429782720000035
取K1为T2+4LC，滤波器的传递函数可以表示为：
Figure BDA0001429782720000036
其中，
Figure BDA0001429782720000037
Figure BDA0001429782720000038
b2＝b0，
a1＝b1，
Figure BDA0001429782720000039
基于上述传递函数，就可以设计所需数字滤波器。根据数字滤波器和滤波器中已知电流IF即可求解出所需测量支路电流IR。
采用本实施例的间接测量方法，无需在所需测量支路上增设电流测点，避免了对滤波器的硬件改造，大大降低了成本，满足了对滤波器支路电流的测量要求。
本发明的滤波器支路电流的间接测量方法并不局限于本实施例的滤波器电路拓扑结构，当实际应用中滤波器的拓扑结构不同时，只需相应改变数字滤波器的设计即可，也即只需重新计算所需测量支路电流与滤波器中已知总电流的传递函数即可。
同样，本发明的滤波器支路电流的间接测量方法也不局限于已知电流为滤波器总电流的情形，当已知电流为其他支路电流时，只需相应改变数字滤波器的设计即可，也即只需重新计算所需测量支路电流与滤波器中已知支路电流的传递函数即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而己，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明己以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种滤波器支路电流的间接测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定滤波器的拓扑结构和电路参数；
(2)根据滤波器的拓扑结构设计数字滤波器，所述数字滤波器表示为所需测量支路电流与滤波器中已知电流的传递函数，根据滤波器的电路参数确定数字滤波器的各部分参数；
(3)根据步骤(2)中的数字滤波器和滤波器中已知电流求解所需测量支路电流。
2.根据权利要求1中所述的滤波器支路电流的间接测量方法，其特征在于，所述滤波器中已知电流为滤波器的总电流。
3.根据权利要求2中所述的滤波器支路电流的间接测量方法，其特征在于，所述步骤(1)中滤波器的拓扑结构包括依次串联设置的第一支路、第二支路和第三支路，其中第一支路上串联电容C1，第二支路由第一并联支路和第二并联支路并联而成，所述第一并联支路由电容C2和电感L串联构成，所述第二并联支路上串设电阻R，第三支路上设置电流测点，用于测量滤波器的总电流；
所述步骤(2)中传递函数
Figure FDA0001429782710000011
其中，IR为所需测量的第二并联支路上电阻R的电流，IF为已知的滤波器的总电流，R为第二并联支路上电阻R的电阻值，L为第一并联支路上电感L的电感值，C为第一并联支路上电容C2的电容值，s为拉普拉斯变换的算子；
进行双线性变换后的传递函数
Figure FDA0001429782710000012
其中，
Figure FDA0001429782710000013
Figure FDA0001429782710000014
b2＝b0，a1＝b1，
Figure FDA0001429782710000015
K1＝T2+4LC，T为循环周期，z为离散域算子。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN201607482U (zh) * 2010-02-11 2010-10-13 北京国能子金电气技术有限公司 一种高压电容器组支路电流监测装置
CN102253266A (zh) * 2011-04-28 2011-11-23 西华大学 一种基于线性滤波器的三相四线制谐波电流检测方法
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