CN210007388U - 一种柔性直流输电系统高频谐波抑制装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，包括安装在柔性直流输电系统一次侧的并联谐振回路和与并联谐振回路连接的高通滤波器；本申请通过在柔性直流输电系统一次侧安装并联谐振回路和与并联谐振回路连接的高通滤波器，在确保不对柔性直流输电系统的特性产生影响的前提下，实现了抑制高频谐波的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及柔性直流输电领域，特别涉及一种柔性直流输电系统高频谐波抑制装置。
背景技术
柔性直流输电是一种以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制(PWM)技术为基础的新型输电技术。与传统直流输电技术相比，柔性直流输电技术具有可向无源网络供电、不会出现换相失败以及易于构成多端直流系统等优点，其在风电场并网、异步联网、城市中也供电、改善传统直流运行特性等应用场合都展现出巨大的经济技术优势，是未来构建直流电网、发展＂能源互联网＂的重要技术基础，也是未来输电领域的重要发展方向之一。
理论和实践均表明，柔性直流输电系统变流器在工况运行时会呈现容性阻抗和负电阻，与其他设备形成振荡电路、引起发散电流，严重影响柔性直流输电系统的安全稳定运行。柔性直流输电系统振荡发生的频率主要分布在高频范围，例如，我国舟山五端直流输电工程中某个换流站在联网运行转为孤岛运行期间，发生高频分量跳闸；鲁西直流工程一端柔直换流站经弱电网接入交流电网时，发生1.2kHz左右的高频振荡，造成系统停运。
目前针对这类振荡的抑制方案，基本集中在基于柔性直流控制系统的主动抑制方法，该类方案通过在柔性直流控制系统中增加控制环节，改变柔性直流输电的等效阻抗特性，从而达到改变系统谐振特性或者改善系统阻尼的作用。
然而，增加控制环节的方案通常是针对特定的谐波振荡频率附近进行设计，难以考虑整个高频段的振荡特性，且会对系统动态特性产生影响。
为此，需要一种不影响柔性直流输电系统动态特性的高频谐波抑制装置。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，在不影响柔性直流输电系统动态特性的前提下抑制高频谐波。其具体方案如下：
一种柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，包括安装在柔性直流输电系统一次侧的并联谐振回路和与所述并联谐振回路连接的高通滤波器。
可选的，所述并联谐振回路安装在所述柔性直流输电系统的交流等值系统与换流变压器之间。
可选的，所述并联谐振回路与所述柔性直流输电系统一次侧之间通过交流断路器两侧隔离刀闸和交流断路器连接。
可选的，所述并联谐振回路为二阶RLC谐振电路。
可选的，所述高通滤波器为二阶RLC高通滤波器。
可选的，所述高通滤波器为三阶RLC高通滤波器。
可选的，所述二阶RLC谐振电路，包括三个单相并联谐振回路，每个单相并联谐振回路，包括并联谐振回路电感、并联谐振回路电容和并联谐振回路电阻；
所述并联谐振回路电感和所述并联谐振回路电阻串联，所述并联谐振回路电容与所述并联谐振回路电感和所述并联谐振回路电阻并联；
所述并联谐振回路电容的两端分别与所述柔性直流输电系统一次侧和所述高通滤波器连接。
可选的，所述二阶RLC高通滤波器，包括三个单相高通滤波器，每个单向高通滤波器包括高通滤波器电感、高通滤波器第一电容和高通滤波器电阻；
所述高通滤波器电感与所述高通滤波器电阻并联，所述高通滤波器电感与所述高通滤波器电阻的公共端一端接地，另一端与所述高通滤波器第一电容的一端连接；
所述高通滤波器第一电容的另一端与所述并联谐振回路连接。
可选的，所述三阶RLC高通滤波器，包括三个单相高通滤波器，每个单向高通滤波器包括高通滤波器电感、高通滤波器第一电容、高通滤波器电阻和高通滤波器第二电容；
所述高通滤波器电阻与所述高通滤波器第二电容串联，所述高通滤波器电感与所述高通滤波器电阻和所述高通滤波器第二电容并联；
所述高通滤波器电感一端接地，另一端与所述高通滤波器第一电容的一端连接；
所述高通滤波器第一电容的另一端与所述并联谐振回路连接。
可选的，所述三阶RLC高通滤波器，包括三个单相高通滤波器，每个单向高通滤波器包括高通滤波器电感、高通滤波器第一电容、高通滤波器电阻和高通滤波器第二电容；
所述高通滤波器电感与所述高通滤波器第二电容串联，所述高通滤波器电阻与所述高通滤波器电感和所述高通滤波器第二电容并联；
所述高通滤波器电阻一端接地，另一端与所述高通滤波器第一电容的一端连接；
所述高通滤波器第一电容的另一端与所述并联谐振回路连接。
本实用新型中，柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，包括安装在柔性直流输电系统一次侧的并联谐振回路和与并联谐振回路连接的高通滤波器；本实用新型通过在柔性直流输电系统一次侧安装并联谐振回路和与并联谐振回路连接的高通滤波器，在确保不对柔性直流输电系统的特性产生影响的前提下，实现了抑制高频谐波的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例公开的一种柔性直流输电系统高频谐波抑制装置；
图2为本实用新型实施例公开的一种柔性直流输电系统的典型阻抗频率特性图；
图3为本实用新型实施例公开的另一种柔性直流输电系统高频谐波抑制装置；
图4为本实用新型实施例公开的另一种柔性直流输电系统高频谐波抑制装置；
图5为本实用新型实施例公开的另一种柔性直流输电系统高频谐波抑制装置；
其中，并联谐振回路-1、高通滤波器-2、交流等值系统-3、换流变压器-4、柔性直流换流站-5、并联谐振回路电感-10、并联谐振回路电容-11、并联谐振回路电阻-12、单相并联谐振回路-14、高通滤波器电感-20、高通滤波器第一电容-21、高通滤波器电阻-22、高通滤波器第二电容-23、单相高通滤波器-25、交流断路器-50、交流断路器一次隔离刀闸-30、交流断路器二次隔离刀闸-40和金属氧化物变阻器-13、23。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例公开了一种柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，参见图1所示，该装置包括安装在柔性直流输电系统一次侧的并联谐振回路1和与并联谐振回路1连接的高通滤波器2。
具体的，并联谐振回路1中心频率按柔性直流输电系统中接入的交流系统的额定工作频率设计，高通滤波器2用于滤除高频谐波分量，高通滤波器2的截止频率按所考虑的高频谐波的最低频率设计。
具体的，为避免高频谐波产生过大电压和电流对柔性直流输电系统造成损耗，安装高通滤波器2进行滤波，同时，为避免对柔性直流输电系统的特性造成影响，高通滤波器2安装在柔性直流输电系统的交流等值系统3与换流变压器4之间，即柔性直流输电系统一次侧。
进一步的，为避免高通滤波器2在柔性直流输电系统正常运行时的工频下产生对柔性直流输电系统干扰，在高通滤波器2前加装并联谐振回路1避免高通滤波器2在工频下工作。
具体的，抑制装置在高频范围呈现阻抗很小，可以有效滤除系统中的高频分量，从而有效减弱交流系统与直流系统中高频分量的交互作用；而基频阻抗较大，对直流系统正常运行的影响很小，其典型阻抗频率特性如图2所示。
可见，本实用新型实施例通过在柔性直流输电系统一次侧安装并联谐振回路1和与并联谐振回路1连接的高通滤波器2，在确保不对柔性直流输电系统的特性产生影响的前提下，实现了抑制高频谐波的效果。
本实用新型实施例公开了一种具体的柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：
具体的，为确保电路安全在并联谐振回路1与柔性直流输电系统一次侧之间通过交流断路器两侧隔离刀闸和交流断路器50连接，交流断路器两侧隔离刀闸包括一次交流断路器隔离刀闸30和二次交流断路器隔离刀闸40。
具体的，上述并联谐振回路1可以为二阶RLC谐振电路，上述高通滤波器2可以为二阶RLC高通滤波器，也可以为三阶RLC高通滤波器。
具体的，参见图3所示，上述二阶RLC谐振电路，包括三个单相并联谐振回路14，每个单相并联谐振回路14，包括并联谐振回路电感10、并联谐振回路电容11和并联谐振回路电阻12；
并联谐振回路电感10和并联谐振回路电阻12串联，并联谐振回路电容11与并联谐振回路电感10和并联谐振回路电阻12并联；
并联谐振回路电容11的两端分别与柔性直流输电系统一次侧和高通滤波器2连接。
其中，为进一步的对电路进行保护，二阶RLC谐振电路中还可以包括与并联谐振回路电容11并联的过电压保护设备，金属氧化物变阻器13。
具体的，并联谐振回路电容11与柔性直流输电系统一次侧连接的一端，可以与交流断路器两侧隔离刀闸连接。
进一步的，参见图3所示，上述二阶RLC高通滤波器，包括三个单相高通滤波器25，每个单相高通滤波器25包括高通滤波器电感20、高通滤波器第一电容21和高通滤波器电阻22；
高通滤波器电感20与高通滤波器电阻22并联，高通滤波器电感20与高通滤波器电阻22的公共端一端接地，另一端与高通滤波器第一电容21的一端连接；
高通滤波器第一电容21的另一端与并联谐振回路1连接。
其中，为进一步的对电路进行保护，二阶RLC高通滤波器中还可以包括与高通滤波器第一电容21并联的过电压保护设备，金属氧化物变阻器23。
具体的，高通滤波器第一电容21的另一端可以与并联谐振回路1中的并联谐振回路电容11和并联谐振回路电阻12的公共端连接。
进一步的，参见图4所示，为提供更好地滤波效果，上述三阶RLC高通滤波器，可以包括三个单相高通滤波器25，每个单相高通滤波器25包括高通滤波器电感20、高通滤波器第一电容21、高通滤波器电阻22和高通滤波器第二电容24；
高通滤波器电阻22与高通滤波器第二电容24串联，高通滤波器电感20与高通滤波器电阻22和高通滤波器第二电容24并联；
高通滤波器电感20一端接地，另一端与高通滤波器第一电容21的一端连接；
高通滤波器第一电容21的另一端与并联谐振回路1连接。
其中，为进一步的对电路进行保护，三阶RLC高通滤波器中还可以包括与高通滤波器第一电容21并联的过电压保护设备，金属氧化物变阻器23。
具体的，高通滤波器第一电容21的另一端可以与并联谐振回路1中的并联谐振回路电容11和并联谐振回路电阻12的公共端连接。
进一步的，参见图5所示，本实用新型实施例中还可以采用另外一种三阶RLC高通滤波器，三阶RLC高通滤波器，可以包括三个单相高通滤波器25，每个单相高通滤波器25包括高通滤波器电感20、高通滤波器第一电容21、高通滤波器电阻22和高通滤波器第二电容24；
高通滤波器电感20与高通滤波器第二电容24串联，高通滤波器电阻22与高通滤波器电感20和高通滤波器第二电容24并联；
高通滤波器电阻22一端接地，另一端与高通滤波器第一电容21的一端连接；
高通滤波器第一电容21的另一端与并联谐振回路1连接。
其中，为进一步的对电路进行保护，三阶RLC高通滤波器中还可以包括与高通滤波器第一电容21并联的过电压保护设备，金属氧化物变阻器23。
具体的，高通滤波器第一电容21的另一端可以与并联谐振回路1中的并联谐振回路电容11和并联谐振回路电阻12的公共端连接。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，其特征在于，包括安装在柔性直流输电系统一次侧的并联谐振回路和与所述并联谐振回路连接的高通滤波器；
其中，所述并联谐振回路安装在所述柔性直流输电系统的交流等值系统与换流变压器之间；所述并联谐振回路与所述柔性直流输电系统一次侧之间通过交流断路器两侧隔离刀闸和交流断路器连接。
2.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，其特征在于，所述并联谐振回路为二阶RLC谐振电路。
3.根据权利要求2所述的柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，其特征在于，所述高通滤波器为二阶RLC高通滤波器。
4.根据权利要求2所述的柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，其特征在于，所述高通滤波器为三阶RLC高通滤波器。
5.根据权利要求2所述的柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，其特征在于，所述二阶RLC谐振电路，包括三个单相并联谐振回路，每个单相并联谐振回路，包括并联谐振回路电感、并联谐振回路电容和并联谐振回路电阻；
所述并联谐振回路电感和所述并联谐振回路电阻串联，所述并联谐振回路电容与所述并联谐振回路电感和所述并联谐振回路电阻并联；
所述并联谐振回路电容的两端分别与所述柔性直流输电系统一次侧和所述高通滤波器连接。
6.根据权利要求3所述的柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，其特征在于，所述二阶RLC高通滤波器，包括三个单相高通滤波器，每个单向高通滤波器包括高通滤波器电感、高通滤波器第一电容和高通滤波器电阻；
所述高通滤波器电感与所述高通滤波器电阻并联，所述高通滤波器电感与所述高通滤波器电阻的公共端一端接地，另一端与所述高通滤波器第一电容的一端连接；
所述高通滤波器第一电容的另一端与所述并联谐振回路连接。
7.根据权利要求4所述的柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，其特征在于，所述三阶RLC高通滤波器，包括三个单相高通滤波器，每个单向高通滤波器包括高通滤波器电感、高通滤波器第一电容、高通滤波器电阻和高通滤波器第二电容；
所述高通滤波器电阻与所述高通滤波器第二电容串联，所述高通滤波器电感与所述高通滤波器电阻和所述高通滤波器第二电容并联；
所述高通滤波器电感一端接地，另一端与所述高通滤波器第一电容的一端连接；
所述高通滤波器第一电容的另一端与所述并联谐振回路连接。
8.根据权利要求4所述的柔性直流输电系统高频谐波抑制装置，其特征在于，所述三阶RLC高通滤波器，包括三个单相高通滤波器，每个单向高通滤波器包括高通滤波器电感、高通滤波器第一电容、高通滤波器电阻和高通滤波器第二电容；
所述高通滤波器电感与所述高通滤波器第二电容串联，所述高通滤波器电阻与所述高通滤波器电感和所述高通滤波器第二电容并联；
所述高通滤波器电阻一端接地，另一端与所述高通滤波器第一电容的一端连接；
所述高通滤波器第一电容的另一端与所述并联谐振回路连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113922355A (zh) * | 2020-07-09 | 2022-01-11 | 西安西电高压开关有限责任公司 | 一种高频振荡抑制装置 |
| CN115459276A (zh) * | 2022-11-11 | 2022-12-09 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 | 柔直换流站交流系统谐振抑制方法、装置和计算机设备 |
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2019
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| CN115459276A (zh) * | 2022-11-11 | 2022-12-09 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 | 柔直换流站交流系统谐振抑制方法、装置和计算机设备 |
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