CN109921425B - 一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法及系统 - Google Patents

一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法及系统。采集电源侧的A相电压，将A相电压分别发送至数据处理通道和数据保留通道。对数据处理通道内的A相电压依次进行带通滤波处理和全波傅里叶计算，得到A相电压频率f和过零点相位时标。以过零点相位时标为基准，在数据保留通道内的A相电压中查找与过零点相位时标距离最近的过零点。在过零点处发出所述A相电压合闸脉冲，以实现A相电压合闸，进而实现对交流滤波器的精确合闸，且不受换流站高含量谐波的影响。

Description

一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法及系统
技术领域
本发明涉及技术领域，尤其涉及一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法及系统。
背景技术
换流器为将直流电变为交流电或另一种直流电压值的装置。在直流输电系统中，换流器在正常运行过程中会产生大量的谐波，同时还会消耗一定的滞后无功功率。为保证交流系统和直流系统的安全稳定运行，通常在换流站处配备交流滤波器。
在换流站交流侧电网发生故障或波动时，换流站处的谐波会大量增加，电网频率会发生波动。当交流滤波器长时间使用时，由于交流滤波器长期处于谐波含量过高的环境中，因而交流滤波器的保护装置会因为谐波过负荷而跳闸。当交流滤波器跳闸时，谐波含量不减反增，此时换流站会请求投入备用的交流滤波器，以替换跳闸的交流滤波器。
目前，换流站使用的选相合闸/涌流抑制装置一般采用过零比较电路、傅里叶算法等方式测量电压的频率及相位。由于电压受谐波影响在一个周期内会反复产生上升沿与下降沿，因而过零比较电路无法准确测量电压的频率。傅里叶算法虽然能准确计算基波频率及相位，但叠加谐波后的电压过零点并非基波的相位过零点。因此，此时待投入的交流滤波器会面临两个问题：一是在电网谐波含量过高情况下，无法正常测量电压频率，导致合闸失败；二是在谐波影响下，50Hz基波电压的过零点不是此时电压的真正过零点，导致合闸时偏离电压过零点。如果交流滤波器在选相合闸时发生以上情况，则偏离过零点合闸会产生过电压和涌流，导致交流滤波器跳闸，继而导致合闸失败。合闸的失败会直接导致直流闭锁，换流站处无法正常工作。
发明内容
本发明提供一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法及系统，以解决交流滤波器选相合闸时无法精确合闸的问题。
本发明提供一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法，包括：
采集电源侧的A相电压，将所述A相电压分别发送至数据处理通道和数据保留通道；
对所述数据处理通道内的所述A相电压依次进行带通滤波处理和全波傅里叶计算，得到A相电压频率f和过零点相位时标；
以所述过零点相位时标为基准，在所述数据保留通道内的所述A相电压中查找与所述过零点相位时标距离最近的过零点；
在所述过零点处发出所述A相电压合闸脉冲，以实现所述A相电压合闸。
优选地，B相电压在发出所述A相电压合闸脉冲后的1/3f后发出合闸脉冲；C相电压在发出所述A相电压合闸脉冲后的1/3f前发出合闸脉冲。
优选地，采用频率为40-60Hz的带通滤波对所述A相电压进行带通滤波处理。
优选地，在40-60Hz、精度为0.01 Hz条件下采用全波傅里叶计算法计算所述A相电压的频率，得到A相电压频率f。
优选地，以所述过零点相位时标为基准、以±18°范围内，在所述数据保留通道内的所述A相电压中查找与所述过零点相位时标距离最近的过零点。
优选地，所述过零点为相位0°或相位180°处。
本发明提供一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制系统，包括：
采集模块，用于采集电源侧的A相电压，将所述A相电压分别发送至数据处理通道和数据保留通道；
数据处理模块，用于所述数据处理通道对所述A相电压依次进行带通滤波处理和全波傅里叶计算，得到A相电压频率f和过零点相位时标；
过零点确定模块，用于以所述过零点相位时标为基准，在所述数据保留通道内的所述A相电压中查找与所述过零点相位时标距离最近的过零点；
合闸模块，用于在所述过零点处发出所述A相电压合闸脉冲，以实现所述A相电压合闸；用于在所述A相电压合闸脉冲后的1/3f后发出B相电压合闸脉冲，以及用于在所述A相电压合闸脉冲后的1/3f前发出C相电压合闸脉冲。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明提供一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法及系统。采集电源侧的A相电压，将A相电压分别发送至数据处理通道和数据保留通道。对数据处理通道内的A相电压依次进行带通滤波处理和全波傅里叶计算，得到A相电压频率f和过零点相位时标。以过零点相位时标为基准，在数据保留通道内的A相电压中查找与过零点相位时标距离最近的过零点。在过零点处发出所述A相电压合闸脉冲，以实现A相电压合闸，进而实现对交流滤波器的精确合闸，且不受换流站高含量谐波的影响。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的正常时的电压波形图；
图2为本发明实施例提供的叠加5次、7次、11次谐波时的电压波形图；
图3为本发明实施例提供的叠加13次谐波时的电压波形图；
图4为本发明实施例提供的基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法的流程示意图。
具体实施方式
交流滤波器的选相合闸装置一般采集一相电压作为相位依据。依据换流站的电压波形，交流滤波器产生的特征次谐波为3次、5次、7次、11次、13次谐波。谐波叠加时，传统过零比较电路受到较大影响，阀值附近多次波动导致无法进行频率的测量。当能测量频率时，由于过零点漂移及重复出现，导致无法精准保证合闸时间。
请参考附图1-3，其中，附图1示出了正常时的电压波形图；附图2示出了叠加5次、7次、11次谐波时的电压波形图；附图3示出了叠加13次谐波时的电压波形图。由附图1-3可见，过零点已经偏离0s、0.01s、0.02s的基准时刻，同时，电压波形受谐波影响较大，由此，会发生过零点偏移的现象以及谐波产生多个过零点，进而导致发生无法准确测量频率及无法正确判断相位的情况。
针对上述情况，本申请提供一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法。如附图4所示，本申请提供的基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法具体包括：
S01：采集电源侧的A相电压，将所述A相电压分别发送至数据处理通道和数据保留通道。
交流滤波器的选相合闸装置通常采集电源侧的单相电压，如A相电压。采集电源侧的A相电压后，将采集到的电源侧的A相电压分别发送至数据处理通道和数据保留通道。其中，数据处理通道对A相电压进行处理，数据保留通道保留原始采集到的A相电压数据。
S02：对所述数据处理通道内的所述A相电压依次进行带通滤波处理和全波傅里叶计算，得到A相电压频率f和过零点相位时标。
对数据处理通道内的A相电压进行带通滤波处理，以滤除谐波，进而仅保留基波成分。由于电网频率波动过大时滤波器不应合闸，因而采用频率为40-60Hz的带通滤波对A相电压进行带通滤波处理。
对带通滤波处理后的A相电压的波形进行频率测量。具体的，在40-60Hz、精度为0.01 Hz条件下采用全波傅里叶计算法计算带通滤波处理后的A相电压的频率，得到A相电压频率f（Hz），周期为1/f（秒）。另外，还对带通滤波处理后的A相电压的波形过零点的时标输出，得到与A相相对应的过零点相位时标。其中，过零点为相位0°或相位180°处。
S03：以所述过零点相位时标为基准，在所述数据保留通道内的所述A相电压中查找与所述过零点相位时标距离最近的过零点。
当投入交流滤波器时，相位时标发出位置在A相电压过零点，此时，过零点对应为基波过零点，但叠加谐波后的过零点不一定在此时标处。由此，需要以过零点相位时标为基准，在数据保留通道内的A相电压中查找与过零点相位时标距离最近的过零点。根据电网的特征谐波特性，选择在±18度范围内（即时标时刻±0.05/f（秒）），通过采样值的绝对值对比选出最小值。当存在多个最小值时选择离时标最近的最小值，即距离过零点相位时标最近的过零点。在此
S04：在所述过零点处发出所述A相电压合闸脉冲，以实现所述A相电压合闸。
在上述最近的过零点处发出A相电压合闸脉冲，以实现所述A相电压合闸。进一步，B相电压在发出A相电压合闸脉冲后的1/3f后发出合闸脉冲；C相电压在发出A相电压合闸脉冲后的1/3f前发出合闸脉冲。即A相合闸在电压过零点，B相合闸在A相合闸的1/3周波之后，C相合闸在A相合闸的1/3周波之前。
基于上述基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法，本申请还提供一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制系统，该控制系统包括：
采集模块，用于采集电源侧的A相电压，将所述A相电压分别发送至数据处理通道和数据保留通道；
数据处理模块，用于所述数据处理通道对所述A相电压依次进行带通滤波处理和全波傅里叶计算，得到A相电压频率f和过零点相位时标；
过零点确定模块，用于以所述过零点相位时标为基准，在所述数据保留通道内的所述A相电压中查找与所述过零点相位时标距离最近的过零点；
合闸模块，用于在所述过零点处发出所述A相电压合闸脉冲，以实现所述A相电压合闸；用于在所述A相电压合闸脉冲后的1/3f后发出B相电压合闸脉冲；以及用于在所述A相电压合闸脉冲后的1/3f前发出C相电压合闸脉冲。
本发明实施例提供一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法及系统。采集电源侧的A相电压，将A相电压分别发送至数据处理通道和数据保留通道。对数据处理通道内的A相电压依次进行带通滤波处理和全波傅里叶计算，得到A相电压频率f和过零点相位时标。以过零点相位时标为基准，在数据保留通道内的A相电压中查找与过零点相位时标距离最近的过零点。在过零点处发出所述A相电压合闸脉冲，以实现A相电压合闸，进而实现对交流滤波器的精确合闸，且不受换流站高含量谐波的影响。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制方法，其特征在于，包括：
采集电源侧的A相电压，将所述A相电压分别发送至数据处理通道和数据保留通道；
对所述数据处理通道内的所述A相电压依次进行带通滤波处理和全波傅里叶计算，得到A相电压频率f和过零点相位时标；
以所述过零点相位时标为基准，在所述数据保留通道内的所述A相电压中查找与所述过零点相位时标距离最近的过零点；
在所述过零点处发出所述A相电压合闸脉冲，以实现所述A相电压合闸；
B相电压在发出所述A相电压合闸脉冲后的1/3f后发出合闸脉冲；C相电压在发出所述A相电压合闸脉冲后的1/3f前发出合闸脉冲。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，采用频率为40-60Hz的带通滤波对所述A相电压进行带通滤波处理。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在40-60Hz、精度为0.01 Hz条件下采用全波傅里叶计算法计算所述A相电压的频率，得到A相电压频率f。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，以所述过零点相位时标为基准、以±18°范围内，在所述数据保留通道内的所述A相电压中查找与所述过零点相位时标距离最近的过零点。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述过零点为相位0°或相位180°处。
6.一种基于换流站的交流滤波器选相合闸控制系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集电源侧的A相电压，将所述A相电压分别发送至数据处理通道和数据保留通道；
数据处理模块，用于所述数据处理通道对所述A相电压依次进行带通滤波处理和全波傅里叶计算，得到A相电压频率f和过零点相位时标；
过零点确定模块，用于以所述过零点相位时标为基准，在所述数据保留通道内的所述A相电压中查找与所述过零点相位时标距离最近的过零点；
合闸模块，用于在所述过零点处发出所述A相电压合闸脉冲，以实现所述A相电压合闸；
用于在所述A相电压合闸脉冲后的1/3f后发出B相电压合闸脉冲；
以及用于在所述A相电压合闸脉冲后的1/3f前发出C相电压合闸脉冲。
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