專利名稱：一種線路電流同步過零處理方法
技術領域：
本發明屬于電力系統領域，具體涉及用于處理晶閘管控制串聯電容器補償裝置(TCSC) 的線路電流同歩過零處理方法，在靜止同歩串聯補償器(SSSC)、統一潮流控制器(UPFC)、有 源電力濾波器(APF)等需要做線路電流或者線路電壓的過零處理時也可采用此方法。
背景技術：
在觸發晶閘管控制串聯補償裝置的晶閘管時，可以選擇線路電流的實際過零點或者線路 電流的基波分量的過零點作為基準，參見下述參考文獻[l]- [2]。以控制過零點為基準產生 觸發脈沖的方法在國內外線路電流同步過零處理問題中，未見相同或類似的處理方法。 [1]李可軍，趙建國.TCSC模式切換控制方法的研究.電網技術，2005， 29(5): 43-46 [2]胡國文，張東霞，鄭文斌，王仲鴻.同步信號及電路參數對可控串補(TCSC)動態特 性的影響.電工技術學報，2000, 15(3): 65-69
發明內容
本發明的目的是提出一種新的線路電流同步過零處理方法，提供一種新的晶閘管觸發基準。
本發明引入控制過零點的概念，并將其作為晶閘管控制串聯電容器補償裝置的晶閘管觸 發基準。采用控制過零點產生同步觸發脈沖時，在前一個控制過零點的基礎上通過計算確定 新的控制過零點。新舊兩個控制過零點的時間差由用來模擬系統頻率的測量過零點間隔的平 均值T和用來實時跟蹤線路電流同步過零的控制過零點的修正量AT這兩部分組成。
在設計中，為了保證控制上的相互不影響，采用兩個截止頻率相差較大的低通濾波器(或 者類似低通濾波的傳遞環節)進行濾波，從而得到測量過零點間隔的平均值T和控制過零點 的修正量AT。通常，電力系統的頻率變化應該是緩慢的，因此求T時，第一低通濾波器的截 止頻率相對較低。如果測量過零點的間隔時間都是一個固定值，則控制過零點的修正量等于 0;否則，當測量過零點受到擾動時，測量過零點和控制過零點不重合，為了實時跟蹤線路電 流同步過零，既要考慮濾除特別快的過零點擾動，又要保證控制過零點能夠平穩、快速地跟 蹤測量過零點，因此，采用截止頻率相對較高的第二低通濾波器來求取AT。
線路發生故障時，線路電流波形會有相對大的擾動，反應在過零點上表現為控制過零點
4和測量過零點差值超出正常穩態情況下的變化范圍，此時的解決方案是讓控制過零點直接跟 蹤測量過零點。
本發明的技術方案是將控制過零點作為晶閘管的觸發基準，所述控制過零點是以某測量 過零點為初始值，在前一個控制過零點的基礎上通過計算確定后一個控制過零點，前后兩個 控制過零點的時間差由用來模擬系統頻率的測量過零點間隔的平均值T和用來實時跟蹤線路 電流同步過零的控制過零點的修正量AT這兩部分組成，可用下式表示
C+(k+l)=(C+k)+T+AT
其中，k為自然數，代表控制過零點的編號，C+k為第k個控制過零點，C+(k+l)為第k+l個
控制過零點。
其中，用來模擬系統頻率的測量過零點間隔的平均值T的計算依次包括以下步驟-
(1) 根據測量過零點，可以求出多個測量過零點的間隔時間TM卜Tm2和Tm3等；
(2) 對上一步所得的多個測量過零點的間隔時間用第一低通濾波器進行濾波，該第一低通濾 波器的輸出為測量過零點的平均間隔時間T。
其中，所述的用來實時跟蹤線路電流同步過零的控制過零點的修正量AT的的計算依次 包括以下步驟
(1) 控制過零點的初始值C+0取為測量過零點M+0，即C+0=M+0;
(2) 控制過零點的修正量AT的初始值設為零，定義AMC+k為第k個測量過零點處的差值， 即M+k和C+k的時間差，令AMC+k的初始值為零，即AMC+1=0;
(3) 根據下述公式計算
C+(k+l)=(C+k)+T+AT
(M+k)-[C+(k-l)]-T=AMC+k-(C+k)-T=AMC+(k+l) 其中，k為非零自然數，M+k為第k個測量過零點；C+k為第k個控制過零點，AMC+k為第 k個測量過零點處的差值，即M+k和C+k的時間差；
(4) 對步驟(3)所得的AMC+k和AMC+(k+l)用第二低通濾波器進行濾波，該第二低通濾 波器的輸出為控制過零點的修正量AT;
(5) 判斷線路是否發生故障，如果發生故障則令控制過零點直接跟蹤測量過零點，否則，重 復步驟(3) - (4)計算所有的控制過零點。
其中，所述的第一、第二低通濾波器具有如下特性 (1)低通濾波器用模擬電路、數字電路來實現，或使用類似低通濾波的傳遞環節來實現；(2) 第一低通濾波器的截止頻率相對較低，第二低通濾波器的截止頻率相對較髙；
(3) 第一低通濾波器輸入量的個數應根據實際算法要求確定，可以用相鄰兩個測量過零點 的間隔時間TMk、 TM(k+D作為輸入，或用相鄰三個或者更多測量過零點的間隔時間作為 輸入；
(4) 第二低通濾波器輸入量的個數應根據實際算法要求確定，可以用相鄰兩個測量過零點 處的差值AMC+k和AMC+(k+l)作為輸入，或用相鄰三個或者更多測量過零點處的差 值作為輸入。
本發明的有益效果是
1. 本發明所提線路電路過零處理方法引入控制過零點的概念，并采用控制過零點而不是 測量過零點做為晶閘管的觸發基準，提供了一種新的晶閘管觸發基準。
2. 在前一個控制過零點的基礎上通過計算得到新的控制過零點。
3. 采用測量過零點間隔的平均值來模擬電力系統的頻率。
4. 采用控制過零點和測量過零點差值，即控制過零點的修正量，來實時跟蹤線路電流同 步過零。
5. 當線路發生故障時，即控制過零點和測量過零點差值超出正常穩態變化范圍時，控制 過零點則直接跟蹤測量過零點。
6. 思路清楚、簡單可靠、容易實現、計算量不大、控制的穩定性好。
下面結合附圖對本發明進一步說明。
圖1是依據本發明的線路電流同步過零處理方法屮的控制過零點和測量過零點示意圖； 圖2是依據本發明的線路電流同步過零處理方法中的新控制過零點的計算方法示意圖； 圖3是依據本發明的線路電流同步過零處理方法中的測量過零點及其間隔量的示意圖； 圖4是依據本發明的線路電流同歩過零處理方法中的控制過零點的修正量AT的計算方 法示意圖。
具體實施例方式
1.同步過零處理方法
釆用控制過零點來產生同步觸發脈沖。圖1中的C十0、 C+K C+2、 C+3、 C+4、 C+5、 C+6、 C+7為控制過零點，M+0、 M+l、 M+2、 M+3、 M+4、 M+5、 M+6、 M+7為測量過零點， 或者稱為實際過零點。新的控制過零點C+l是在前一個控制過零點C+0的基礎上通過計算得到的，即兩者的時 間差為T+AT，如圖2所示。
2. 計算測量過零點的平均間隔時間T
T定義為測量過零點的平均間隔時間，用來模擬電力系統的頻率。先根據測量過零點 M+0， M+l， M+2， M+3等，可以求出測量過零點的間隔時間，如圖3中的Tm、 Tm2和Tm3 等。
對于Tw、 Tm2和tm3等用一個低通濾波器(記為第一低通濾波器)進行濾波，該濾波器 的輸出為測量過零點的平均間隔時間T。由于系統的頻率變化是緩慢的，因此第一低通濾波 器的截止頻率相對較低。
3. 計算控制過零點的修正量AT
AT為控制過零點的修正量，用來實時跟蹤線路電流同步過零。
如果測量過零點的間隔時間TM1、 1W和Tm3等都是一個固定但，則T=TM1=TM2=TM3=-， 且AT二0。
如果測量過零點有些擾動，則測量過零點M+l和控制過零點C+l不重合，即測量過零 點M+1處的差值AMC + 1值不等于零，如圖4所示。圖4只給出了AMC + 1，對于M+2、 M+3及M+4處的差值AMC+2、 AMC+3、 AMC+4可以按照同樣的方法得到。
對AMC+1、 AMC+2、 AMC+3和AMC+4等用一個低通濾波器(記為第二低通濾波器)進 行濾波，該濾波器的輸出為控制過零點的修正量AT。為了實時跟蹤線路電流同歩過零，既要 考慮濾除特別快的過零點擾動，又要保證控制過零點能夠平穩、快速地跟蹤測量過零點，因 此，第二低通濾波器的截止頻率相對較高。
4. 特殊處理辦法
當線路發生故障時，線路電流波形會有相對大的擾動，反應在過零點上表現為AMC值 (艮卩AMC+1、 AMC+2、 AMC+3禾P AMC+4等值)超過預定的范圍，對于晶閘管控制串聯電容 器補償裝置，可以暫時設定AMC的正常變化范圍為[-0.2ms 0.2ms]。如果AMC值超過[-0.2ms 0.2ms]，則認為電力系統發生故障，這時，令控制過零點直接跟蹤測量過零點。
此處己經根據特定的示例性實施例對本發明進行了描述。對本領域的技術人員來說在不 脫離本發明的范圍下進行適當的替換或修改將是顯而易見的。示例性的實施例僅僅是例證性 的，而不是對本發明的范圍的限制，本發明的范圍由所附的權利要求定義。
權利要求
1. 一種線路電流同步過零處理方法，其特征在于將控制過零點作為晶閘管的觸發基準，所述控制過零點是以某測量過零點為初始值，在前一個控制過零點的基礎上通過計算確定后一個控制過零點，前后兩個控制過零點的時間差由用來模擬系統頻率的測量過零點間隔的平均值T和用來實時跟蹤線路電流同步過零的控制過零點的修正量ΔT這兩部分組成，可用下式表示C+(k+1)＝(C+k)+T+ΔT其中，k為自然數，代表控制過零點的編號，C+k為第k個控制過零點，C+(k+1)為第k+1個控制過零點。
2. 根據權利要求1所述的線路電流同步過零處理方法，其特征在于用來模擬系統頻率的測量 過零點間隔的平均值T的計算依次包括以下步驟(1) 根據測量過零點，可以求出多個測量過零點的間隔時間Tw、 Tm2和Tm3等；(2) 對上一步所得的多個測量過零點的間隔時間用第一低通濾波器進行濾波，該第一低通 濾波器的輸出為測量過零點的平均間隔時間T。
3. 根據權利要求l所述的線路電流同步過零處理方法，其特征在于所述的用來實時跟蹤線路 電流同步過零的控制過零點的修正量AT的的計算依次包括以下步驟(1) 控制過零點的初始值C+0取為測量過零點M+0，即C+0=M+0;(2) 控制過零點的修正量AT的初始值設為零，定義AMC+k為第k個測量過零點處的差值， 即M+k和C+k的時間差，令AMC+k的初始值為零，即AMC+1=0;(3) 根據下述公式計算C+(k+l)=(C+k)+T+AT(M+k)-[C+(k-1 )]-T=AMC+k[M+(k+1)] -(C+k)-T=AMC+(k+1) 其中，k為非零自然數，M+k為第k個測量過零點；C+k為第k個控制過零點，AMC+k為第 k個測量過零點處的差值，即M+k和C+k的時間差；(4) 對步驟(3)所得的AMC+k和AMC+(k+l)用第二低通濾波器進行濾波，該第二低通 濾波器的輸出為控制過零點的修正量AT;(5) 判斷線路是否發生故障，如果發生故障則令控制過零點直接跟蹤測量過零點，否則， 重復步驟(3) - (4)計算所有的控制過零點。
4. 根據權利要求2-3所述的線路電流同步過零處理方法，其特征在于所述的第一、第二低通濾波器具有如下特性(1) 低通濾波器用模擬電路、數字電路來實現，或使用類似低通濾波的傳遞環節來實現；(2) 第一低通濾波器的截止頻率相對較低，第二低通濾波器的截止頻率相對較高；(3) 第一低通濾波器輸入量的個數應根據實際算法要求確定，可以用相鄰兩個測量過零點 的間隔時間TMk、 TM(k+D作為輸入，或用相鄰三個或者更多測量過零點的間隔時間作為 輸入；(4) 第二低通濾波器輸入量的個數應根據實際算法要求確定，可以用相鄰兩個測量過零點 處的差值AMC+k和AMC+(k+l)作為輸入，或用相鄰三個或者更多測量過零點處的差 值作為輸入。
全文摘要
本發明提供了一種線路電流同步過零處理算法，引入了控制過零點的概念，并將其作為晶閘管控制串聯電容器補償裝置的晶閘管觸發基準。采用控制過零點產生同步觸發脈沖時，在前一個控制過零點的基礎上通過計算確定新的控制過零點。可用于處理晶閘管控制串聯電容器補償裝置(TCSC)線路電流同步過零問題，在靜止同步串聯補償器(SSSC)、統一潮流控制器(UPFC)、有源電力濾波器(APF)等需要做線路電流或者線路電壓的過零處理時也可采用此方法。
文檔編號H02J3/01GK101510691SQ20091008063
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月24日 優先權日2009年3月24日
發明者平 吉, 戴朝波, 武守遠, 王宇紅 申請人:中國電力科學研究院;中電普瑞科技有限公司