專利名稱：一種高壓直流輸電工程直流濾波器設計方法
技術領域：
本發明涉及高壓直流輸電工程技術領域，尤其涉及一種高壓直流輸電工程直流濾 波器的設計方法。
背景技術：
由于高壓直流輸電系統換流器的非線性特性，在其實現交、直流轉換的同時會在 交、直流兩側產生諧波。在直流側諧波會注入到直流極線和直流接地極線路中，干擾沿線的 通訊系統。因此，對于架空線形式的直流輸電工程直流側需裝設直流濾波器以濾除這些諧 波。直流濾波器一般位于極母線和極中性母線之間。考慮到同一換流站兩極的對稱性，兩 極通常配置相同的直流濾波器。目前，三調諧濾波器在高壓直流工程中得到了廣泛的應用， 如云廣、向上、糯扎渡、溪洛渡等工程的直流濾波器均采用了該型式。相對于單調諧濾波器， 三調諧濾波器可以同時消除3個不同頻率的諧波，而且其中只有一個諧振回路需要承受全 部的沖擊電壓，因而與同樣功能的3個單調諧濾波器相比，投資小，損耗低，占地面積小，經 濟性好。直流濾波器設計是一項繁雜的工作，通常需不斷反復的調整參數，應綜合考慮技 術、經濟因素，保證直流濾波器在各種運行方式下都可以將直流線路的諧波電流降低到可 以接受的水平，使得諧波電流在鄰近的通信線路上產生的噪音干擾電壓不超過國家的規定 值。直流輸電系統的運行方式包括功率輸送方向、運行接線方式、直流電壓水平、直流電阻 高低以及兩端交流系統電壓水平。在實際工程中直流濾波器性能計算如下進行，以功率掃 描的方式檢驗直流系統所有可能的運行工況，直流負荷水平從最小值以某一步長逐漸遞 增到某一水平值，通常負荷最小值為0. lpu，步長為0. 05pu，直流全壓時需計算到1. 25pu, 80%降壓時需計算到0. 9pu，70%降壓時需計算到0. 8pu。直流濾波器設計包括性能計算和定值計算。性能計算的目的在于考核濾波器加入 系統后能否將等效干擾電流水平限制在允許范圍，它的前提工作是濾波器選型以及參數確 定。定值計算是在性能計算的基礎上進行，計算各個元件上可能出現的電壓和電流的最大 值，它考核的目的是所設計出來的濾波器參數能否在實際工藝中制造出來，同時具有良好 的經濟性。目前，高壓直流輸電工程普遍采用“等效干擾電流”限值作為設計直流濾波器的 評價標準(具體定義計算可參見‘高壓直流輸電直流側諧波電流計算’，王峰，朱廣友，游 光增，等，高電壓技術，2009，35 (9) =2275-2279)。傳統三調諧濾波器設計方法，采用基于調諧點濾波器阻抗Z = 0所推導的三調諧 濾波器參數計算公式，但根據該公式濾波器參數調節比較困難，而實際設計過程中，濾波器 參數需不斷調整。由于直流輸電系統的運行方式眾多，計算量很大，因而在實際工程中工程 人員很需要一種合適而又高效的直流濾波器設計方法。
發明內容
本發明提供了一種基于等效原則的高壓直流輸電工程直流濾波器設計方法，該方法將三調諧濾波器設計轉換為三個單調諧濾波器設計，物理概念清晰，可方便地調整濾波 器參數，且可以保證在調整的過程中保持主電容值和調諧次數不變，大大提高了直流濾波 器設計的效率，十分適用工程實際。—種高壓直流輸電工程直流濾波器的設計方法，包括(1)根據系統條件，確定濾波器的主電容值C1和調諧次數N” N2, N3 ；直流濾波器的濾波能力基本上與高壓電容器電容值的大小成正比；同時，對于額 定電壓相同的電容器，其成本也基本上與其電容值成正比，因而，在濾波性能滿足要求的情 況下，高壓電容器的電容值越小越經濟。因此，在調節濾波器參數的過程中，通常保持該主 電容值不變，除非多次調節其他參數仍不能滿足性能要求，可增大該主電容值。初步計算不投入濾波器時，各種運行方式下的各個負荷水平直流極線沿線的等效 干擾電流；或者依據以往工程經驗進行濾波器調諧次數選取。通常基于不同次數的等效干 擾電流大小，選擇調諧次數分別為Ni、N2、N3。參考以往工程直流濾波器的參數，并結合經濟性，確定濾波器的主電容值和所要 采用的濾波器形式，基于三調諧濾波器的優點，近年來的高壓直流工程大多都采用該形式， 如云廣、向上、糯扎渡、溪洛渡工程。(2)根據等效原則，將三調諧濾波器等效成3個單調諧濾波器，以三調諧濾波器的 主電容值和調諧次數為限制條件，計算各個單調諧濾波器參數；附
圖1為阻尼式三調諧濾波器的通用結構，電阻根據系統條件進行配置。不同于 交流濾波器為減少系統阻抗頻率變化引起諧振而多采用阻尼式濾波器，直流濾波器因換流 器的阻抗頻率特性隨系統運行方式變化不大，通常采用無阻尼三調諧濾波器，如附圖2所 示，以增強其濾波效果。忽略電阻影響，以無阻尼濾波器為例，將其等效為3個單調諧濾波器，附圖3所示， 單調諧濾波器的電容電感分別為ca、Cb、C。、La、Lb、L。。由于三調諧濾波器的主電容已經確定，首先確定等效單調諧濾波器的主電容，其 選擇應滿足下面約束
權利要求
1.一種高壓直流輸電工程直流濾波器的設計方法，包括(1)根據系統條件，確定濾波器的主電容值C1和調諧次數N1、隊、N3；(2)根據等效原則，將三調諧濾波器等效成對應3個單調諧濾波器，以三調諧濾波器的 主電容值和調諧次數為限制條件，計算各個單調諧濾波器參數；(3)根據導納一致原則，將單調諧濾波器參數經過等效公式得到三調諧濾波器的參數；(4)對所配置的濾波器進行性能計算，如果不滿足要求，則調整各個單調諧主電容或調 諧次數，然后重復上述步驟直到滿足要求為止。
2.根據權利要求1所述的高壓直流輸電工程直流濾波器的設計方法，其特征在于，所 述的步驟O)的等效原則為根據步驟⑴確定的三調諧濾波器的主電容值C1，保證等效后的三個單調諧電容Ca、 Cb Λ Cc， 兩足c+c,+c. = C1(1)然后根據步驟⑴確定的三調諧濾波器的調諧次數Ni、N2, N3,確定三個單調諧濾波器 的電感參數
3.根據權利要求2所述的高壓直流輸電工程直流濾波器的設計方法，其特征在于，所 述的Ca、Cb、Cc選擇初始的濾波器參數時，令Ca = Cb = C。= C/3。
4.根據權利要求1所述的高壓直流輸電工程直流濾波器的設計方法，其特征在于所述 的的步驟(3)根據導納一致原則，由單調諧濾波器參數推導出三調諧濾波器參數的等效公 式為
全文摘要
本發明公開了一種高壓直流輸電工程直流濾波器的設計方法，包括(1)根據系統條件，確定濾波器的主電容值和調諧次數；(2)通過將三調諧濾波器等效成3個單調諧濾波器，以三調諧濾波器的主電容值和調諧次數為限制條件，計算各個單調諧濾波器參數；(3)根據導納一致原則，將單調諧濾波器參數經過等效公式得到三調諧濾波器的參數；(4)對所配置的濾波器進行性能計算，如不滿足要求，則調整各個單調諧主電容或調諧次數，然后重復上述步驟直到滿足要求為止。本發明的設計方法物理概念清晰，在進行參數調整時十分方便，可以大大提高直流濾波器的設計效率，具有很好的工程應用價值。
文檔編號H02J1/02GK102074951SQ201110025139
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月24日 優先權日2011年1月24日
發明者徐政, 王峰, 薛英林 申請人:浙江大學