CN206004311U - 一种交流滤波器投切系统 - Google Patents

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黄莹
辛清明
邱伟
李凌飞
卢毓欣
张祖安
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Abstract

本实用新型公开一种交流滤波器投切系统，涉及电能质量控制技术领域，为解决高压直流输电系统中交流滤波器投切方式存在的计算工程大、投切表格数据占用存储空间大、以及无法灵活的对应直流输电系统的各种运行方式的问题。该交流滤波器投切系统包括：用于判断初始畸变率指标和目标畸变率指标是否符合标准的畸变率指标判断装置；用于选择模拟投入到高压直流输电系统中的交流滤波器的交流滤波器选择装置；用于根据畸变率指标判断装置的判断结果和交流滤波器选择装置的选择结果指示交流滤波器的实际投切操作的交流滤波器投切指示装置。本实用新型提供的交流滤波器投切系统用于向高压直流输电系统中投切交流滤波器。

Description

一种交流滤波器投切系统
技术领域
本实用新型涉及电能质量控制技术领域，尤其涉及一种交流滤波器投切系统。
背景技术
目前，远距离电力传输主要采用高压直流输电技术，这种技术大多通过传统高压直流输电系统来实现，而传统高压直流输电系统在换流器换流的过程中，会产生大量的谐波，为了避免谐波对交流电力系统产生的影响，更好的提高传输的电能的质量，一般会在高压直流输电系统中直流换流站的交流母线处增加交流滤波器；而且，增加的交流滤波器还同时作为无功功率补偿装置来补偿换流站换流时所需的无功功率。由于上述高压直流输电系统在实际应用的过程中，随着功率的提升，其谐波电流的大小和无功功率的需求均会发生变化，因此，需要根据其功率的变化对交流滤波器进行投切操作，以满足直流输电系统的正常运行需要。
现有技术中，对于已投运的直流输电系统，交流滤波器的投切操作均是采用线下计算，线上查表投切的方式，即需要线下核算在不同功率水平下交流滤波器的投切组合，整理出交流滤波器在不同工况，不同功率水平下的投切列表，并在实际进行投切操作时，在控制程序中进行查表，按照投切列表组合进行投切。现有的这种交流滤波器的投切方式不仅需要在线下进行大量的工况(包括在不同运行方式，不同电压组合以及不同功率水平等工况)核算，计算工程较大，而且大量的数据表格会占用直流输电系统中控制程序的大量存储空间。此外，通过查表的方式进行滤波器投切，滤波器的投切组合过于固定，无法灵活的对应直流输电系统的各种运行方式。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种交流滤波器投切系统，用于解决高压直流输电系统中交流滤波器投切方式存在的计算工程大、投切表格数据占用存储空间大、以及无法灵活的对应直流输电系统的各种运行方式的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种交流滤波器投切系统，包括：
与高压直流输电系统中换流变网侧的交流母线相连的各次初始谐波电流获取装置，所述各次初始谐波电流获取装置用于在高压直流输电系统中仅设置有初始交流滤波器时，获取换流变网侧的交流母线处的各次初始谐波电流；
与每一个初始交流滤波器的进线端均相连的各次流入谐波电流获取装置，所述各次流入谐波电流获取装置用于获取每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流；
与每一个初始交流滤波器均相连的各次谐波阻抗获取装置，所述各次谐波阻抗获取装置用于获取每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗；
与所述各次流入谐波电流获取装置相连，且与所述各次谐波阻抗获取装置相连的初始畸变率指标获取装置，所述初始畸变率指标获取装置用于根据每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流和每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗，得到交流母线处的各次初始谐波电压，再根据所述各次初始谐波电压获得交流母线处的初始畸变率指标；
与所述初始畸变率指标获取装置相连的畸变率指标判断装置，所述畸变率指标判断装置用于判断所述初始畸变率指标是否小于预设第一警戒值；
与所述畸变率指标判断装置相连，且与所述交流母线相连的交流滤波器选择装置，所述交流滤波器选择装置还与所述各次谐波阻抗获取装置相连；当所述初始畸变率指标不小于预设第一警戒值时，所述交流滤波器选择装置用于选择要模拟投入到所述高压直流输电系统中的交流滤波器；所述各次谐波阻抗获取装置还用于获取向高压直流输电系统中模拟投入的每一个交流滤波器对应的各次目标谐波阻抗；
与所述各次初始谐波电流获取装置相连，且与所述各次谐波阻抗获取装置相连的目标畸变率指标获取装置，所述目标畸变率指标获取装置还与所述各次流入谐波电流获取装置相连，且与所述畸变率指标判断装置相连，所述目标畸变率指标获取装置用于根据所述各次初始谐波电流、每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流、每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗，以及模拟投入的交流滤波器对应的各次目标谐波阻抗，获得向所述高压直流输电系统中模拟投入交流滤波器后所述交流母线处的各次目标谐波电压，再根据所述各次目标谐波电压获取交流母线处的目标畸变率指标；所述畸变率指标判断装置还用于判断所述目标畸变率指标是否小于预设第一警戒值；如果否，所述交流滤波器选择装置还用于选择与已模拟投入过的交流滤波器的种类不相同的交流滤波器，并将其模拟投入到所述高压直流输电系统中；
与所述畸变率指标判断装置相连，且与所述交流滤波器选择装置相连的交流滤波器投切指示装置，所述交流滤波器投切指示装置用于指示向高压直流输电系统中投入目标交流滤波器，所述目标交流滤波器对应的目标畸变率指标小于预设第一警戒值。
本实用新型提供的交流滤波器投切系统中，初始畸变率指标获取装置能够结合由各次流入谐波电流获取装置提供的每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流，以及由各次谐波阻抗获取装置提供的每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗，获得交流母线处的初始畸变率指标；畸变率指标判断装置能够将初始畸变率指标与预设第一警戒值进行比较，并确定是否需要向高压直流输电系统中模拟投入交流滤波器；当需要向高压直流输电系统中模拟投入交流滤波器时，交流滤波器选择装置能够选择一交流滤波器，并将其模拟投入到高压直流输电系统中；模拟投入后，目标畸变率指标获取装置能够获得向高压直流输电系统中模拟投入交流滤波器后交流母线处的目标畸变率指标；畸变率指标判断装置能够再次对目标畸变率指标进行判断，当目标畸变率指标小于预设第一警戒值时，交流滤波器投切指示装置能够指示向高压直流输电系统中投入与小于预设第一警戒值的目标畸变率指标对应的目标交流滤波器。当目标畸变率指标大于或等于预设第一警戒值时，交流滤波器选择装置能够选择与已投入过的交流滤波器的种类不相同的交流滤波器模拟投入到高压直流输电系统中，并重新获得目标畸变率指标，直至获得小于预设第一警戒值的目标畸变率指标为止，将满足要求的交流滤波器投入到高压直流输电系统中。
因此，本实用新型提供的交流滤波器投切系统不需要分析在各种功率水平下交流滤波器的投切组合，且不需要生成对应的交流滤波器投切表格数据，很好的避免了现有技术中交流滤波器投切方式存在的计算工程大、投切表格数据占用存储空间大等问题。此外，本实用新型提供的交流滤波器投切系统能够针对当前直流输电系统的运行方式，选择合适的交流滤波器进行投切，使得交流滤波器的投切操作更具灵活性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例提供的交流滤波器投切系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的交流滤波器投切系统的工作流程图。
附图标记：
10-各次初始谐波电流获取装置， 11-母线电流互感器，
12-母线电流分解器， 21-进线电流互感器，
22-进线电流分解器， 30-初始畸变率指标获取装置，
40-交流母线， 50-目标畸变率指标获取装置，
60-畸变率指标判断装置， 70-交流滤波器选择装置，
71-大组断路器， 72-小组断路器，
73-交流滤波器， 80-交流滤波器投切指示装置，
90-各次谐波阻抗获取装置。
具体实施方式
为了进一步说明本实用新型实施例提供的交流滤波器投切系统，下面结合说明书附图进行详细描述。
请参阅图1，本实用新型实施例提供的交流滤波器投切系统包括：
与高压直流输电系统中换流变网侧的交流母线40相连的各次初始谐波电流获取装置10，各次初始谐波电流获取装置10用于在高压直流输电系统中仅设置有初始交流滤波器时，获取换流变网侧的交流母线40处的各次初始谐波电流；需要说明的是，上述初始交流滤波器是指为了满足高压直流输电系统的运行，在高压直流输电系统中设置的初始交流滤波器，而不是通过交流滤波器投切系统投入的。此外，上述高压直流输电系统包括借助直流线路连接的两端或两端以上的换流器，但不仅限于这种高压直流输电系统。
与每一个初始交流滤波器的进线端均相连的各次流入谐波电流获取装置，各次流入谐波电流获取装置用于获取每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流；值得注意的是，每一个初始交流滤波器均有对应的电流流入，对每一个初始交流滤波器对应的流入电流进行傅里叶分解，就能够获得每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流。
与每一个初始交流滤波器均相连的各次谐波阻抗获取装置90，各次谐波阻抗获取装置90用于获取每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗(初始交流滤波器的工作频率不同，其所对应的各次初始谐波阻抗不同)。
与各次流入谐波电流获取装置相连，且与各次谐波阻抗获取装置90相连的初始畸变率指标获取装置30，初始畸变率指标获取装置30用于根据每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流和每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗，得到交流母线40处的各次初始谐波电压，再根据各次初始谐波电压获得交流母线40处的初始畸变率指标。
与初始畸变率指标获取装置30相连的畸变率指标判断装置60，畸变率指标判断装置60用于判断初始畸变率指标是否小于预设第一警戒值。
与畸变率指标判断装置60相连，且与交流母线40相连的交流滤波器选择装置70，交流滤波器选择装置70还与各次谐波阻抗获取装置90相连；当初始畸变率指标不小于预设第一警戒值时，交流滤波器选择装置70用于选择要模拟投入到高压直流输电系统中的交流滤波器73；各次谐波阻抗获取装置90还用于获取向高压直流输电系统中模拟投入的每一个交流滤波器73对应的各次目标谐波阻抗(模拟投入的交流滤波器73的工作频率不同，其所对应的各次目标谐波阻抗不同)。
与各次初始谐波电流获取装置10相连，且与各次谐波阻抗获取装置90相连的目标畸变率指标获取装置50，目标畸变率指标获取装置50还与各次流入谐波电流获取装置相连，且与畸变率指标判断装置60相连，目标畸变率指标获取装置50用于根据各次初始谐波电流、每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流、每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗，以及模拟投入的交流滤波器73对应的各次目标谐波阻抗，获得向高压直流输电系统中模拟投入交流滤波器73后交流母线40处的各次目标谐波电压，再根据各次目标谐波电压获取交流母线40处的目标畸变率指标；畸变率指标判断装置60还用于判断目标畸变率指标是否小于预设第一警戒值；如果否，交流滤波器选择装置70还用于选择与已模拟投入过的交流滤波器73的种类不相同的交流滤波器73，并将其模拟投入到高压直流输电系统中；目标畸变率指标获取装置50用于再次获得对应的目标畸变率指标，畸变率指标判断装置60还用于再次判断对应的目标畸变率指标，直至模拟投入到高压直流输电系统中的交流滤波器73对应的目标畸变率指标小于预设第一警戒值为止。
与畸变率指标判断装置60相连，且与交流滤波器选择装置70相连的交流滤波器投切指示装置80，交流滤波器投切指示装置80用于指示向高压直流输电系统中投入目标交流滤波器，目标交流滤波器对应的目标畸变率指标小于预设第一警戒值。更详细的说，当判断目标畸变率指标小于预设第一警戒值时，交流滤波器投切指示装置80指示向高压直流输电系统中投入与小于预设第一警戒值的目标畸变率指标对应的交流滤波器73；其中与小于预设第一警戒值的目标畸变率指标对应的交流滤波器73是指：将交流滤波器73模拟投入到高压直流输电系统中后，需要根据模拟投入的交流滤波器73的各次目标谐波阻抗获得对应的目标畸变率指标，因此，获得的每一个目标畸变率指标均对应一个交流滤波器73。
上述交流滤波器投切系统的工作过程为：在高压直流输电系统中只设置有初始交流滤波器时，各次流入谐波电流获取装置获取每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流；各次谐波阻抗获取装置90获取每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗；初始畸变率指标获取装置30根据每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流和每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗，得到交流母线40处的各次初始谐波电压，再根据各次初始谐波电压获得交流母线40处的初始畸变率指标；畸变率指标判断装置60判断初始畸变率指标是否小于预设第一警戒值，若小于，则各次流入谐波电流获取装置，各次谐波阻抗获取装置90和初始畸变率指标获取装置30相配合重新获得下一时刻交流母线40处的初始畸变率指标，畸变率指标判断装置60对重新获得的初始畸变率指标进行判断；若大于，则交流滤波器选择装置70选择要模拟投入到高压直流输电系统中的交流滤波器73，并通过各次谐波阻抗获取装置90获取向高压直流输电系统中模拟投入的交流滤波器73对应的各次目标谐波阻抗，将交流滤波器73模拟投入到高压直流输电系统中后，各次初始谐波电流获取装置10获取换流变网侧的交流母线40处的各次初始谐波电流；目标畸变率指标获取装置50根据各次初始谐波电流、每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流、每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗，以及模拟投入的交流滤波器73对应的各次目标谐波阻抗，获得向高压直流输电系统中模拟投入交流滤波器73后交流母线40处的各次目标谐波电压，再根据各次目标谐波电压获取交流母线40处的目标畸变率指标。
畸变率指标判断装置60判断目标畸变率指标是否小于预设第一警戒值，当目标畸变率指标小于预设第一警戒值时，交流滤波器投切指示装置80指示向高压直流输电系统中投入与小于预设第一警戒值的目标畸变率指标对应的交流滤波器73；当目标畸变率指标大于或等于预设第一警戒值时，交流滤波器选择装置70可以重新选择与已模拟投入过的交流滤波器73不同种类的交流滤波器73，再次模拟投入到高压直流输电系统中，并重新获取目标畸变率指标，以及重新判断目标畸变率指标，直至目标畸变率指标小于预设第一警戒值为止。
根据上述交流滤波器投切系统的结构和工作过程可知，本实用新型实施例提供的交流滤波器投切系统中，初始畸变率指标获取装置30能够结合由各次流入谐波电流获取装置提供的每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流，以及由各次谐波阻抗获取装置90提供的每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗，获得交流母线40处的初始畸变率指标；畸变率指标判断装置60能够将初始畸变率指标与预设第一警戒值进行比较，并确定是否需要向高压直流输电系统中模拟投入交流滤波器73；当需要向高压直流输电系统中模拟投入交流滤波器73时，交流滤波器选择装置70能够选择一交流滤波器73，并将其模拟投入到高压直流输电系统中；模拟投入后，目标畸变率指标获取装置50能够获得向高压直流输电系统中模拟投入交流滤波器73后交流母线40处的目标畸变率指标；畸变率指标判断装置60能够再次对目标畸变率指标进行判断，当目标畸变率指标小于预设第一警戒值时，交流滤波器投切指示装置80能够指示向高压直流输电系统中投入与小于预设第一警戒值的目标畸变率指标对应的目标交流滤波器。当目标畸变率指标大于或等于预设第一警戒值时，交流滤波器选择装置70能够选择与已投入过的交流滤波器73的种类不相同的交流滤波器73模拟投入到高压直流输电系统中，并重新获得目标畸变率指标，直至获得小于预设第一警戒值的目标畸变率指标为止，将满足要求的交流滤波器73投入到高压直流输电系统中。
因此，本实用新型提供的交流滤波器投切系统不需要分析在各种功率水平下交流滤波器73的投切组合，且不需要生成对应的交流滤波器73投切表格数据，很好的避免了现有技术中交流滤波器73投切方式存在的计算工程大、投切表格数据占用存储空间大等问题。此外，本实用新型提供的交流滤波器投切系统能够针对当前直流输电系统的运行方式，选择合适的交流滤波器73进行投切，使得交流滤波器73的投切操作更具灵活性。
在实际工作的过程中，交流滤波器73的保护通常采用传统的被动保护方式，即当交流滤波器73的电流应力超过保护定值时跳开断路器，以保护交流滤波器73设备。虽然通过跳开断路器的方法能够保护交流滤波器73，但同时会影响高压直流输电系统的正常运行，因此，现有的被动保护方式存在无法根据运行情况实时调整交流滤波器73电流应力，使得交流滤波器73的设备损耗增大，利用率降低的问题。
为了解决现有的被动保护方式存在的问题，上述交流滤波器投切系统还包括：
与各次流入谐波电流获取装置相连，且与各次谐波阻抗获取装置90相连的电流应力获取装置，电流应力获取装置还与目标畸变率指标获取装置50相连，电流应力获取装置用于根据每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流，获得每一个初始交流滤波器对应的初始电流应力；电流应力获取装置还用于根据交流母线40处的各次目标谐波电压，和模拟投入的交流滤波器73对应的各次目标谐波阻抗，获得模拟投入的交流滤波器73对应的目标电流应力；
与电流应力获取装置相连，且与交流滤波器选择装置70相连的电流应力判断装置，电流应力判断装置用于判断每一个初始交流滤波器对应的初始电流应力，以及模拟投入的交流滤波器73对应的目标电流应力是否小于预设第二警戒值；当存在初始电流应力不小于预设第二警戒值时，或存在目标电流应力不小于预设第二警戒值时，交流滤波器选择装置70用于选择要模拟投入到高压直流输电系统中的交流滤波器73。
具体的，上述初始电流应力I为：
其中，In为每一个初始交流滤波器对应的n次流入谐波电流的幅值，n一般取到50即可。需要说明的是，每一个初始交流滤波器对应的n次流入谐波电流的幅值可以通过对流入该初始交流滤波器的电流进行傅里叶分解得到；此外，每台初始交流滤波器均对应有一个电流应力，且均能够通过公式一获得。
上述目标电流应力I＂为：
其中，Un'为交流母线40处的n次目标谐波电压，Zn为模拟投入的交流滤波器73对应的各次目标谐波阻抗，In′为模拟投入的交流滤波器73的n次目标谐波电流的幅值。
上述预设第二警戒值可以根据高压直流输电系统的运行要求和交流滤波器73的性能来确定，电流应力判断装置能够将每一个初始交流滤波器对应的初始电流应力，和模拟投入的交流滤波器73对应的目标电流应力与预设第二警戒值进行比较，当判断存在初始电流应力不小于预设第二警戒值时，或存在目标电流应力不小于预设第二警戒值时，交流滤波器选择装置70用于选择要模拟投入到高压直流输电系统中的交流滤波器73。在交流滤波器投切系统中引入电流应力获取装置和电流应力判断装置，即增加了对初始交流滤波器的初始电流应力和模拟投入的交流滤波器73的目标电流应力的判断，使得整个高压直流输电系统不仅满足畸变率指标的要求，同时高压直流输电系统中涉及的全部交流滤波器73还能够满足电流应力的要求，从而实现根据运行情况实时调整交流滤波器73电流应力，降低交流滤波器73的设备损耗，提升利用率等效果。
在高压直流输电系统中设置的初始交流滤波器对流入其内部的电流承受能力均存在一个临界值，当流入初始交流滤波器的电流应力小于该临界值时，初始交流滤波器能够正常工作，否则初始交流滤波器不能正常工作。为了保证高压直流输电系统在设置初始交流滤波器后能够安全稳定的运行，可选的，上述交流滤波器投切系统还包括：与电流应力获取装置相连的跳转保护判断装置，以及与跳转保护判断装置相连的控制装置；其中跳转保护判断装置用于判断各初始交流滤波器对应的初始电流应力是否均小于预设保护值；若存在初始交流滤波器对应的初始电流应力不小于预设保护值，则控制装置用于控制高压直流输电系统进入保护状态。
更详细的说，上述预设保护值可以根据交流滤波器73的实际性能，以及高压直流输电系统的运行要求设定。跳转保护装置通过判断每一个初始交流滤波器对应的初始电流应力是否小于预设保护值，能够确保整个高压直流输电系统中设置的初始交流滤波器均能够正常工作，使得高压直流输电系统处于稳定的运行状态。而且，当跳转保护判断装置判断出存在初始交流滤波器对应的初始电流应力不小于预设保护值时，控制装置能够及时控制高压直流输电系统进入保护状态(进入保护程序)，很好的保证了高压直流输电系统的安全运行。
可选的，上述控制装置还可以与畸变率指标判断装置60相连，且与电流应力判断装置相连，当模拟投入的各交流滤波器73对应的目标畸变率指标均大于预设第一警戒值，或模拟投入的各交流滤波器73对应的目标电流应力均大于预设第二警戒值时，控制装置同样用于控制高压直流输电系统进入保护状态。具体的，交流滤波器选择装置70向高压直流输电系统模拟投入交流滤波器73后，需要获取对应的目标畸变率指标和目标电流应力，以判断模拟投入的交流滤波器73是否满足要求，若不能够满足要求，交流滤波器选择装置70会换其他类型的交流滤波器73重新模拟投入，并获得对应的目标畸变率指标和目标电流应力，并再次进行判断，直至找到满足要求的交流滤波器73为止。但在实际进行模拟投切时，可能存在无论向高压直流输电系统中模拟投入何种类型的交流滤波器73，对应获得的目标畸变率指标均大于预设第一警戒值，或对应获得的目标电流应力均大于预设第二警戒值，即导致高压直流输电系统将无法正常运行，在这种情况下，控制装置同样用于控制高压直流输电系统进入保护状态，以避免高压直流输电系统出现故障。
在向高压直流输电系统中模拟投入交流滤波器73时，可能存在多种类型的交流滤波器73均能够满足对应的目标畸变率指标小于预设第一警戒值，在这种情况下，为了使投入交流滤波器73的高压直流输电系统能够工作在最佳的状态，优选的，上述交流滤波器投切系统还包括：与畸变率指标判断装置60相连，且与电流应力获取装置相连的信息录入装置，以及与信息录入装置相连，且与交流滤波器选择装置70相连的模拟判断装置；其中，信息录入装置用于记录与小于预设第一警戒值的目标畸变率指标相对应的交流滤波器73的种类，以及该种类的交流滤波器73所对应的目标电流应力；模拟判断装置用于判断是否将全部类型的交流滤波器73均模拟投入过高压直流输电系统中，若否，则交流滤波器选择装置70还用于选择与已模拟投入过的交流滤波器73的种类不相同的交流滤波器73，并将其模拟投入到高压直流输电系统中，若是，则模拟判断装置还用于选择具有最小目标电流应力的交流滤波器73作为目标交流滤波器。
通过在交流滤波器投切系统中引入信息录入装置和模拟判断装置，能够获取满足目标畸变率指标小于预设第一警戒值的全部类型的交流滤波器73，并在这些交流滤波器73中选出目标电流应力最小的交流滤波器73进行实际投切操作，能够使得投入交流滤波器73的高压直流输电系统能够在最稳定的状态下工作，而且，投入的交流滤波器73具有最小的设备损耗和最高的利用率。
上述初始畸变率指标、目标畸变率指标和预设第一警戒值可以根据高压直流输电系统实际运行需要来设定(畸变率指标满足小于预设第一警戒值的要求，能够保证高压直流输电系统安全稳定的运行)；可选的，初始畸变率指标包括三次初始谐波电压畸变率、五次初始谐波电压畸变率、偶数次最大初始谐波电压畸变率、奇数次最大初始谐波电压畸变率、总电压初始谐波畸变率和初始电话谐波波形系数等6个指标；目标畸变率指标包括三次目标谐波电压畸变率、五次目标谐波电压畸变率、偶数次最大目标谐波电压畸变率、奇数次最大目标谐波电压畸变率、总电压目标谐波畸变率和目标电话谐波波形系数等6个指标；预设第一警戒值包括三次预设谐波电压畸变率、五次预设谐波电压畸变率、偶数次最大预设谐波电压畸变率、奇数次最大预设谐波电压畸变率、总电压预设谐波畸变率和预设电话谐波波形系数。
在判断初始畸变率指标和目标畸变率指标是否小于预设第一警戒值时，三次初始谐波电压畸变率和三次目标谐波电压畸变率均对应与三次预设谐波电压畸变率相比较；五次初始谐波电压畸变率和五次目标谐波电压畸变率均对应与五次预设谐波电压畸变率相比较；偶数次最大初始谐波电压畸变率和偶数次最大目标谐波电压畸变率均对应与偶数次最大预设谐波电压畸变率相比较；奇数次最大初始谐波电压畸变率和奇数次最大目标谐波电压畸变率均对应与奇数次最大预设谐波电压畸变率相比较；总电压初始谐波畸变率和总电压目标谐波畸变率均对应与总电压预设谐波畸变率相比较；初始电话谐波波形系数和目标电话谐波波形系数均对应与预设电话谐波波形系数相比较。值得注意的是，上述初始畸变率指标对应的6个指标和目标畸变率指标对应的6个指标中，只要有一个指标不满足小于对应的预设第一警戒值，则交流滤波器选择装置70就需要选择合适的交流滤波器73模拟投入到高压直流输电系统中。
上述初始畸变率指标和目标畸变率指标的具体计算方式如下：
三次谐波电压畸变率的计算公式为：
其中，D3为三次谐波电压畸变率，U1为基波电压，U3为三次谐波电压。
五次谐波电压畸变率的计算公式为：
其中，D5为五次谐波电压畸变率，U5为五次谐波电压。
奇数次最大谐波电压畸变率计算公式为：
其中，Doddmax为奇数次最大谐波电压畸变率，Uoddmax为奇数次最大谐波电压。
偶数次最大谐波电压畸变率计算公式为：
其中，Devemax为偶数次最大谐波电压畸变率，Uevemax为偶数次最大谐波电压。
总电压谐波畸变率计算公式为：
其中，Deff为总电压谐波畸变率，Dn为n次谐波电压畸变率。
电话谐波波形系数计算公式为：
其中，THFF为电话谐波波形系数，Un为n次谐波电压，Fn＝pnnf0/800，其中pn为听力加权系数，该系数在相关标准中可以查到；n为谐波次数，f0为电网基频。U为线对地电压有效值，可由下式计算得到：
在对应计算初始畸变率指标时，只需将公式一至公式七中的谐波电压替换成相应的初始谐波电压，在对应计算目标畸变率指标时，只需将公式一至公式七中的谐波电压替换成相应的目标谐波电压即可。需要说明的是，初始谐波电压的获取方式为：
其中，Un为n次初始谐波电压，y为高压直流输电系统中设置的初始交流滤波器的数量，Imn为第m个初始交流滤波器的n次初始谐波电流，Zmn为第m个初始交流滤波器的n次初始谐波阻抗，m取1～y。
上述各次初始谐波电流获取装置10的实际结构多种多样，下面给出各次初始谐波电流获取装置10的一种具体结构，并对各次初始谐波电流获取装置10的工作过程进行详细说明。
上述各次初始谐波电流获取装置10包括：
与换流变网侧的交流母线40相连的母线电流互感器11，母线电流互感器11用于测量换流变网侧的交流母线40处的电流；
与母线电流互感器11相连，且与目标畸变率指标获取装置50相连的母线电流分解器12，母线电流分解器12用于根据测量的换流变网侧交流母线40处的电流，获得换流变网侧的交流母线40处的各次初始谐波电流。具体的，母线电流分解器12可以对换流变网侧交流母线40处的电流进行傅里叶分解，来获得换流变网侧的交流母线40处的各次初始谐波电流，但不仅限于此。
上述各次流入谐波电流获取装置包括：
与各初始交流滤波器的进线端一一对应连接的若干进线电流互感器21，若干进线电流互感器21用于测量流入各初始交流滤波器的电流；
与若干进线电流互感器21均相连的进线电流分解器22，进线电流分解器22用于根据测量的流入各初始交流滤波器的电流，获得每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流。同样，进线电流分解器22可以对流入各初始交流滤波器的电流进行傅里叶分解，来获得每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流，但不仅限于此。
请继续参阅图1，上述交流滤波器选择装置70存在多种结构，可选的，交流滤波器选择装置70包括：与交流母线40相连的至少一个大组断路器71；每一个大组断路器71对应连接的若干小组断路器72；与若干小组断路器72一一对应连接的若干交流滤波器73，若干交流滤波器73包括至少两类交流滤波器73。交流滤波器选择装置70在实际选择交流滤波器73时，会先选择大组断路器71，并将其闭合；然后选择与闭合的大组断路器71对应的小组断路器72，并将其闭合，使与闭合的小组断路器72对应的交流滤波器73模拟投入到高压直流输电系统中。
上述若干交流滤波器73的种类可选为三调谐交流滤波器、双调谐交流滤波器、C型交流滤波器和并联电容型交流滤波器等；其中双调谐交流滤波器可选DT11/24、DT13/36、DT11/13和DT24/36等，C型交流滤波器可选HP3和HP5等。当然，也可以选择投切其他类型的交流滤波器，不仅限于上述给出的几种。
请参阅图2，上述交流滤波器投切系统的工作过程包括以下步骤：
步骤101，在高压直流输电系统中仅设置有初始交流滤波器时，获取每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流；
步骤102，根据每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流和每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗，得到交流母线40处的各次初始谐波电压，再根据各次初始谐波电压获得交流母线40处的初始畸变率指标；
步骤103，判断初始畸变率指标是否小于预设第一警戒值，如果是，则返回步骤101；如果否，则执行步骤104；
步骤104，向高压直流输电系统中模拟投入一交流滤波器73，获取换流变网侧的交流母线40处的各次初始谐波电流，根据各次初始谐波电流、每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流、每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗，以及模拟投入的交流滤波器73对应的各次目标谐波阻抗，获得向高压直流输电系统中模拟投入交流滤波器73后交流母线40处的各次目标谐波电压，再根据各次目标谐波电压获取交流母线40处的目标畸变率指标；
步骤105，判断目标畸变率指标是否小于预设第一警戒值，如果是，则执行步骤106；如果否，则返回步骤104，且在重新执行步骤104时，向高压直流输电系统中模拟投入的交流滤波器73的种类，与已模拟投入过的交流滤波器73的种类不相同；
步骤106，指示向高压直流输电系统投入目标交流滤波器，目标交流滤波器对应的目标畸变率指标小于预设第一警戒值。
上述交流滤波器投切系统在工作过程中，不需要分析在各种功率水平下交流滤波器73的投切组合，且不需要生成对应的交流滤波器73投切表格数据，很好的避免了现有技术中交流滤波器73投切方式存在的计算工程大、投切表格数据占用存储空间大等问题。此外，采用上述交流滤波器投切系统实施交流滤波器73的投切能够针对当前直流输电系统的运行方式，选择合适的交流滤波器73进行投切，使得交流滤波器73的投切操作更具灵活性。采用上述交流滤波器投切系统实施交流滤波器73的投切在实现上述效果的同时，还能够实现对高压直流输电系统中的畸变率指标的实时判断，更好的保证了高压直流输电系统工作在稳定的状态下。
为了保证高压直流输电系统中设置的初始交流滤波器和模拟投入的交流滤波器73对应的电流应力满足要求，可选的，上述交流滤波器投切系统的工作过程还包括：
在步骤101中，根据每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流，获得每一个初始交流滤波器对应的初始电流应力。
在步骤103中，判断每一个初始交流滤波器对应的初始电流应力是否均小于预设第二警戒值，若每一个初始交流滤波器对应的初始电流应力均小于预设第二警戒值，且初始畸变率指标小于预设第一警戒值，则返回步骤101；如果存在初始交流滤波器对应的初始电流应力不小于预设第二警戒值，则执行步骤104。
在步骤104中，根据交流母线40处的各次目标谐波电压，和模拟投入的交流滤波器73对应的各次目标谐波阻抗，获得模拟投入的交流滤波器73对应的目标电流应力。
在步骤105中，判断模拟投入的交流滤波器73对应的目标电流应力是否小于预设第二警戒值，若小于预设第二警戒值，且目标畸变率指标小于预设第一警戒值，则执行步骤106；若目标电流应力不小于预设第二警戒值，则返回步骤104。
在步骤106中，目标交流滤波器对应的目标电流应力小于预设第二警戒值。
在上述步骤中增加了对初始交流滤波器的初始电流应力，和模拟投入的交流滤波器73的目标电流应力的判断，使得整个高压直流输电系统在满足畸变率指标要求的同时，还使得高压直流输电系统中涉及的全部交流滤波器73均满足电流应力的要求，很好的实现了根据运行情况实时调整交流滤波器73电流应力，降低交流滤波器73的设备损耗，提升利用率等效果。
可选的，在上述步骤101和步骤102之间还包括：
步骤101'，判断各初始交流滤波器对应的初始电流应力是否均小于预设保护值；若均小于，则执行步骤102，否则控制高压直流输电系统进入保护状态。引入步骤101'所带来的效果可参见结构部分的描述，此处不再说明。
在上述步骤104和步骤105中，若模拟投入的各交流滤波器73对应的目标畸变率指标均大于预设第一警戒值，或模拟投入的交流滤波器73对应的目标电流应力均大于预设第二警戒值，则控制高压直流输电系统进入保护状态。
具体的，当向高压直流输电系统模拟投入的各类交流滤波器73所对应的目标畸变率指标和目标电流应力均不能够满足要求时(即目标畸变率指标大于或等于预设第一警戒值，目标电流应力大于或等于预设第二警戒值)，可以控制高压直流输电系统进入保护状态，以避免高压直流输电系统在非正常状态下运行而出现故障。
在上述步骤106中，在指示向高压直流输电系统投入目标交流滤波器之前，可以记录与小于预设第一警戒值的目标畸变率指标相对应的交流滤波器73的种类，以及该种类的交流滤波器73所对应的目标电流应力；判断是否将全部类型的交流滤波器73均模拟投入过高压直流输电系统中，若否，则返回步骤104，且在重新执行步骤104时，向高压直流输电系统中模拟投入的交流滤波器73的种类，与已模拟投入过的交流滤波器73的种类不相同，直至将全部类型的交流滤波器73均投入过高压直流输电系统为止；选择目标电流应力最小的交流滤波器73作为目标交流滤波器。
在步骤106中加入上述记录和判断的过程，能够获得满足目标畸变率指标小于预设第一警戒值的全部类型的交流滤波器73，并在这些交流滤波器73中选出目标电流应力最小的交流滤波器73进行实际投切操作，这样既满足了高压直流输电系统中要求的畸变率指标，又将流入交流滤波器73的电流应力控制在最低，更好的保证了高压直流输电系统稳定的工作状态，同时，投入的交流滤波器73也能够具有最小的设备损耗和最高的利用率。
在上述步骤104中，各次目标谐波电压为：
其中，Ux'为x次目标谐波电压，Zx为模拟投入的交流滤波器73对应的各次目标谐波阻抗，Ux为x次初始谐波电压，可以通过上述公式八获得，Ix为换流变网侧的交流母线40处的x次初始谐波电流。x为取1～n的整数。
在上述步骤101中，获得各次流入谐波电流的方式有很多种，可选的，测量流入各初始交流滤波器的电流；对流入各初始交流滤波器的电流进行傅里叶分解，来获得每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流。
在上述步骤104中，获得各次初始谐波电流的方式同样很多，可选的，测量换流变网侧的交流母线40处的电流；对换流变网侧交流母线40处的电流进行傅里叶分解，来获得换流变网侧的交流母线40处的各次初始谐波电流。
向高压直流输电系统中模拟投入一交流滤波器73包括以下步骤：选择大组断路器71，并将其闭合；选择与闭合的大组断路器71对应的小组断路器72，并将其闭合，使与闭合的小组断路器72对应的交流滤波器73模拟投入到高压直流输电系统中。向高压直流输电系统中模拟投入的交流滤波器73的种类包括：三调谐交流滤波器73、双调谐交流滤波器73、C型交流滤波器73和并联电容型交流滤波器73等。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种交流滤波器投切系统，其特征在于，包括：
与高压直流输电系统中换流变网侧的交流母线相连的各次初始谐波电流获取装置，所述各次初始谐波电流获取装置用于在高压直流输电系统中仅设置有初始交流滤波器时，获取换流变网侧的交流母线处的各次初始谐波电流；
与每一个初始交流滤波器的进线端均相连的各次流入谐波电流获取装置，所述各次流入谐波电流获取装置用于获取每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流；
与每一个初始交流滤波器均相连的各次谐波阻抗获取装置，所述各次谐波阻抗获取装置用于获取每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗；
与所述各次流入谐波电流获取装置相连，且与所述各次谐波阻抗获取装置相连的初始畸变率指标获取装置，所述初始畸变率指标获取装置用于根据每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流和每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗，得到交流母线处的各次初始谐波电压，再根据所述各次初始谐波电压获得交流母线处的初始畸变率指标；
与所述初始畸变率指标获取装置相连的畸变率指标判断装置，所述畸变率指标判断装置用于判断所述初始畸变率指标是否小于预设第一警戒值；
与所述畸变率指标判断装置相连，且与所述交流母线相连的交流滤波器选择装置，所述交流滤波器选择装置还与所述各次谐波阻抗获取装置相连；当所述初始畸变率指标不小于预设第一警戒值时，所述交流滤波器选择装置用于选择要模拟投入到所述高压直流输电系统中的交流滤波器；所述各次谐波阻抗获取装置还用于获取向高压直流输电系统中模拟投入的每一个交流滤波器对应的各次目标谐波阻抗；
与所述各次初始谐波电流获取装置相连，且与所述各次谐波阻抗获取装置相连的目标畸变率指标获取装置，所述目标畸变率指标获取装置还与所述各次流入谐波电流获取装置相连，且与所述畸变率指标判断装置相连，所述目标畸变率指标获取装置用于根据所述各次初始谐波电流、每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流、每一个初始交流滤波器对应的各次初始谐波阻抗，以及模拟投入的交流滤波器对应的各次目标谐波阻抗，获得向所述高压直流输电系统中模拟投入交流滤波器后所述交流母线处的各次目标谐波电压，再根据所述各次目标谐波电压获取交流母线处的目标畸变率指标；所述畸变率指标判断装置还用于判断所述目标畸变率指标是否小于预设第一警戒值；如果否，所述交流滤波器选择装置还用于选择与已模拟投入过的交流滤波器的种类不相同的交流滤波器，并将其模拟投入到所述高压直流输电系统中；
与所述畸变率指标判断装置相连，且与所述交流滤波器选择装置相连的交流滤波器投切指示装置，所述交流滤波器投切指示装置用于指示向高压直流输电系统中投入目标交流滤波器，所述目标交流滤波器对应的目标畸变率指标小于预设第一警戒值。
2.根据权利要求1所述的交流滤波器投切系统，其特征在于，所述交流滤波器投切系统还包括：
与所述各次流入谐波电流获取装置相连，且与所述各次谐波阻抗获取装置相连的电流应力获取装置，所述电流应力获取装置还与目标畸变率指标获取装置相连，所述电流应力获取装置用于根据每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流，获得每一个初始交流滤波器对应的初始电流应力；所述电流应力获取装置还用于根据所述交流母线处的各次目标谐波电压，和模拟投入的交流滤波器对应的各次目标谐波阻抗，获得模拟投入的交流滤波器对应的目标电流应力；
与所述电流应力获取装置相连，且与所述交流滤波器选择装置相连的电流应力判断装置，所述电流应力判断装置用于判断每一个初始交流滤波器对应的初始电流应力，和获得模拟投入的交流滤波器对应的目标电流应力是否小于预设第二警戒值；当存在所述初始电流应力不小于预设第二警戒值时，或存在所述目标电流应力不小于预设第二警戒值时，所述交流滤波器选择装置用于选择要模拟投入到所述高压直流输电系统中的交流滤波器。
3.根据权利要求2所述的交流滤波器投切系统，其特征在于，所述交流滤波器投切系统还包括：
与所述电流应力获取装置相连的跳转保护判断装置，所述跳转保护判断装置用于判断每一个初始交流滤波器对应的初始电流应力是否小于预设保护值；
与所述跳转保护判断装置相连的控制装置，若存在初始交流滤波器对应的初始电流应力不小于预设保护值，所述控制装置用于控制所述高压直流输电系统进入保护状态。
4.根据权利要求3所述的交流滤波器投切系统，其特征在于，所述控制装置还与所述畸变率指标判断装置相连，且与所述电流应力判断装置相连，当模拟投入的各交流滤波器对应的目标畸变率指标均大于预设第一警戒值，或模拟投入的各交流滤波器对应的目标电流应力均大于预设第二警戒值时，所述控制装置同样用于控制所述高压直流输电系统进入保护状态。
5.根据权利要求3所述的交流滤波器投切系统，其特征在于，所述交流滤波器投切系统还包括：
与所述畸变率指标判断装置相连，且与所述电流应力获取装置相连的信息录入装置，所述信息录入装置用于记录与小于预设第一警戒值的目标畸变率指标相对应的交流滤波器的种类，以及该种类的交流滤波器所对应的目标电流应力；
与所述信息录入装置相连，且与所述交流滤波器选择装置相连的模拟判断装置，所述模拟判断装置用于判断是否将全部类型的交流滤波器均模拟投入过高压直流输电系统中，若否，则所述交流滤波器选择装置还用于选择与已模拟投入过的交流滤波器的种类不相同的交流滤波器，并将其模拟投入到所述高压直流输电系统中，若是，则所述模拟判断装置还用于选择具有最小目标电流应力的交流滤波器作为目标交流滤波器。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的交流滤波器投切系统，其特征在于，所述初始畸变率指标包括三次初始谐波电压畸变率、五次初始谐波电压畸变率、偶数次最大初始谐波电压畸变率、奇数次最大初始谐波电压畸变率、总电压初始谐波畸变率和初始电话谐波波形系数；所述目标畸变率指标包括三次目标谐波电压畸变率、五次目标谐波电压畸变率、偶数次最大目标谐波电压畸变率、奇数次最大目标谐波电压畸变率、总电压目标谐波畸变率和目标电话谐波波形系数。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的交流滤波器投切系统，其特征在于，所述各次初始谐波电流获取装置包括：
与换流变网侧的交流母线相连的母线电流互感器，所述母线电流互感器用于测量换流变网侧的交流母线处的电流；
与所述母线电流互感器相连，且与所述目标畸变率指标获取装置相连的母线电流分解器，所述母线电流分解器用于根据测量的换流变网侧交流母线处的电流，获得换流变网侧的交流母线处的各次初始谐波电流。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的交流滤波器投切系统，其特征在于，所述各次流入谐波电流获取装置包括：
与各初始交流滤波器的进线端一一对应连接的若干进线电流互感器，所述若干进线电流互感器用于测量流入各初始交流滤波器的电流；
与所述若干进线电流互感器均相连的进线电流分解器，所述进线电流分解器用于根据测量的流入各初始交流滤波器的电流，获得每一个初始交流滤波器对应的各次流入谐波电流。
9.根据权利要求1～5中任一项所述的交流滤波器投切系统，其特征在于，所述交流滤波器选择装置包括：
与所述交流母线相连的至少一个大组断路器；
每一个所述大组断路器对应连接的若干小组断路器；
与所述若干小组断路器一一对应连接的若干交流滤波器，所述若干交流滤波器包括至少两类交流滤波器。
10.根据权利要求9所述的交流滤波器投切系统，其特征在于，所述若干交流滤波器包括三调谐交流滤波器、双调谐交流滤波器、C型交流滤波器和并联电容型交流滤波器。
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