專利名稱：用于交流濾波器保護的諧波測量方法
技術領域：
本發明涉及一種用于交流濾波器保護的諧波測量方法。
背景技術：
在目前的直流輸電工程中，為防止交流整流和直流逆變所產生的各次諧波對交流系統供電質量的影響，一般在交流側都要設置不同諧振頻率的濾波器，用來濾除交直流變換過程中產生的各次諧波，濾波器在系統中的位置如圖1所示。流過濾波器中電感電流的測量位置如圖2所示。濾波器中的電感，對相同幅值、不同頻率的各次諧波電流有著不同的熱容系數，為防止電感在諧波電流較大的情況下因發熱而損壞，就要比較精確地測量出流過電感的各次諧波電流的發熱量總和。在微機保護裝置中通常的做法是提高采樣頻率和數據存放區，精確計算出電流中各次諧波電流的含量，分別乘以各次諧波的熱容系數， 得到一個總的發熱量值，計算公式為Q=Σn=150i12+k2*i22+k3*i32+...+k50*i502,]]>其中kn為某次諧波的熱容系數。這種方法存在的主要問題是需要把裝置的采樣頻率大幅度提升，使得裝置成本成倍提高；同時，為計算電流中的各次諧波含量，需要大量占用CPU的處理時間。
發明內容
為克服現有方法存在的問題，本發明目的在于提出一種用于交流濾波器保護的諧波測量技術方法，利用較為簡單可靠硬件電路的計算方案，在不提高硬件成本的基礎上，利用直流系統工程中的運行經驗，較為精確地測量出各次諧波電流的熱效應總和，防止電感在運行過程中的損壞，提高了系統運行的可靠性。
為實現上述目的，本發明的技術方案是一種用于交流濾波器保護的諧波測量方法，該方法的步驟是將流過濾波器的電流經過TA變換后分成兩個部分，分別經過兩個特性不同的濾波回路，一路經過其對應的濾波回路后直接進入多路轉換開關，通過A/D變換器成為數字量，經數字濾波后得到基波電流有效值；另一路經過其對應的濾波回路后再通過有效值計算電路、多路轉換開關和A/D變換器后，直接得到各次諧波電流的有效值。
在交直流輸電系統運行時，將流過濾波器的二次電流直接進入有效值硬件計算回路裝置，計算出各次諧波電流的總和isum=i12+i22+...+i502.]]>裝置在依據各次諧波電流的總和isum=i12+i22+...+i502]]>計算各次諧波電流的熱效應值時，根據系統的不同運行工況，參照裝置內部所設定的已知的每種工況下各次諧波電流所占基波電流的百分數，依照擬合算法，即Q=i12+k2*i22+k3*i32+...+k50*i502]]>=i12+k2*m22*i12+k3*m32*i12+...+k50*m502*i12]]>=i12(1+k2*m22+k3*m32+...+k50*m502)=ksum*isum2]]>=ksum*(i12+m22*i12+m32*i12+...+m502*i12)]]>mn為各次諧波占基波電流的百分數ksum=(1+k2m22+k3m33+..+k50m502)/(1+m22+m32+...+m502)]]>裝置可在原有硬件平臺的基礎上增加了計算各次諧波有效值的硬件電路，省去了由于提高采樣頻率對硬件成本的提升。回路簡單，易于實現；只對原有電路進行簡單的改造。對于不同運行情況下各次諧波電流含量不同的問題，可以通過軟件對熱容系數進行修正，保證發熱量計算的精確性。對于流過濾波器的基波電流，可以通過原來的電路進行計算。
在取得流過濾波器的基波電流和各次諧波電流有效值以后，通過計算可以得到除基波以外的電流諧波有效值。經過裝置內部軟件的運算和修正，可以較為精確地計算出各次諧波流過濾波器所產生的發熱量，在條件允許的情況下發出跳閘或報警信息，防止濾波器因為諧波過流導致溫度過高而損壞。
本發明采用了硬件電路對流過濾波器的諧波電流有效值進行計算，通過軟件修正的方法保證發熱量計算的準確性，滿足了直流輸電工程對濾波器保護的要求，方法簡單，容易實現。
圖1為濾波器在交流系統中的位置；圖2為濾波器中電感電流的測量位置；圖3為諧波電流測量回路硬件電路原理圖。
具體實施例方式
本發明提供了一種在交直流供電系統運行條件下，較為精確地測量出流過濾波器的各次諧波電流在電感上產生的總熱量的計算方法，計算公式為Q=ksum*isum2,]]>保障濾波器元件不受損壞，提高了系統穩定運行的可靠性。對于由諧波含量過多造成的濾波器過熱有較高的使用價值。
本發明中對諧波電流檢測的硬件電路原理如圖3所示流過濾波器的電流經過TA變換后分成兩個部分，分別經過兩個特性不同的濾波回路后，一路直接進入多路轉換開關，通過A/D變換器成為數字量，經數字濾波后得到基波電流有效值；另外一路通過有效值計算電路、多路轉換開關和A/D變換器后，直接得到各次諧波電流的有效值。
本發明的具體實現方法是在交直流輸電系統運行時，流過濾波器的二次電流直接進入有效值計算回路，通過硬件回路計算出各次諧波電流的總和isum=i12+i22+...+i502;]]>裝置在計算各次諧波電流的熱效應值時，根據系統的不同運行工況，參照裝置內部所設定的工程經驗參數(每種工況下各次諧波電流所占基波電流的百分數為已知)，依照擬合算法，即Q=i12+k2*i22+k3*i32+...+k50*i502]]>=i12+k2*m22*i12+k3*m32*i12+...+k50*m502*i12]]>=i12(1+k2*m22+k3*m32+...+k50*m502)=ksum*isum2]]>=ksum*(i12+m22*i12+m32*i12+...+m502*i12)]]>mn為各次諧波占基波電流的百分數可以得到ksum=(1+k2m22+k3m32+..+k50m502)/(1+m22+m32+...+m502)]]>由于kn為已知量，mn在不同的工況下的參數事先可以得到，就能在已知isum的情況下較為精確地測量出諧波電流的熱效應值，從而得到發熱對保護裝置的實際影響，保障濾波器元件不會因為過熱而損壞，提高了系統穩定運行的可靠性。
最后所應說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種用于交流濾波器保護的諧波測量方法，其特征在于，該方法的步驟是將流過濾波器的電流經過TA變換后分成兩個部分，分別經過兩個特性不同的濾波回路，一路經過其對應的濾波回路后直接進入多路轉換開關，通過A/D變換器成為數字量，經數字濾波后得到基波電流有效值；另一路經過其對應的濾波回路后再通過有效值計算電路、多路轉換開關和A/D變換器后，直接得到各次諧波電流的有效值。
2.根據權利要求1所述的用于交流濾波器保護的諧波測量方法，其特征在于，在交直流輸電系統運行時，將流過濾波器的二次電流直接進入有效值硬件計算回路裝置，計算出各次諧波電流的總和isum=i12+i22+...+i502.]]>
3.根據權利要求2所述的用于交流濾波器保護的諧波測量方法，其特征在于，裝置在依據各次諧波電流的總和isum=i12+i22+...+i502]]>計算各次諧波電流的熱效應值時，根據系統的不同運行工況，參照裝置內部所設定的已知的每種工況下各次諧波電流所占基波電流的百分數，依照擬合算法，即Q=i12+k2*i22+k3*i32+...+k50*i502]]>=i12+k2*m22*i12+k3*m32*i12+...+k50*m502*i12]]>=i12(1+k2*m22+k3*m32+...+k50*m502)=ksum*isum2]]>=ksum*(i12+m22*i12+m32*i12+...+m502*i12)]]>mn為各次諧波占基波電流的百分數ksum=(1+k2m22+k3m32+..+k50m502)/(1+m22+m32+...+m502)]]>
全文摘要
本發明涉及一種用于交流濾波器保護的諧波測量方法。該方法的步驟是將流過濾波器的電流經過TA變換后分成兩個部分，分別經過兩個特性不同的濾波回路，一路經過其對應的濾波回路后直接進入多路轉換開關，通過A/D變換器成為數字量，經數字濾波后得到基波電流有效值；另一路經過其對應的濾波回路后再通過有效值計算電路、多路轉換開關和A/D變換器后，直接得到各次諧波電流的有效值。本發明采用了硬件電路對流過濾波器的諧波電流有效值進行計算，通過軟件修正的方法保證發熱量計算的準確性，滿足了直流輸電工程對濾波器保護的要求，方法簡單，容易實現。
文檔編號H02J3/01GK1881729SQ20051001769
公開日2006年12月20日 申請日期2005年6月15日 優先權日2005年6月15日
發明者張振華, 孫東雷, 張愛玲 申請人:許繼集團有限公司, 許繼電氣股份有限公司