换流站交流滤波器组对电网谐波影响的分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种换流站交流滤波器组对电网谐波影响的分析方法及系统。本发明专利技术的分析方法通过计算特高压换流站交流滤波器组投入前和投入后的换流站交流母线h次谐波电压，进而定义求取交流滤波器组谐波增益，直观分析不同频段下交流滤波器组的滤波性能，能有效分析交流滤波器组在部分频率范围对电网谐波放大的机理，从而可以避免交流滤波器组对电网谐波的放大。

Analysis method and system of the influence of converter station AC filter bank on Power Grid Harmonics

【技术实现步骤摘要】
换流站交流滤波器组对电网谐波影响的分析方法及系统
本专利技术属于输配电
，具体地说是一种特高压换流站交流滤波器组对电网谐波影响的分析方法及系统。
技术介绍
特高压直流输电工程中换流器会产生大量谐波并消耗大量无功，故特高压换流站需要配置多组交流滤波器组，在滤除谐波的同时兼具无功补偿功能。不同类型、参数的交流滤波器及电容器并联组成交流滤波器组，其滤波特性较为复杂，在某些频率范围内与电网阻抗特性相互作用会出现部分谐波放大现象。目前对于电容器及单调谐滤波器引起的谐波放大及谐振现象已有一些研究，但关于交流滤波器组的整体滤波性能及其部分谐波放大作用的研究较少见到。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的情况，本专利技术提供一种特高压换流站交流滤波器组对电网谐波影响的分析方法及系统，其用于分析交流滤波器组在部分频率范围对电网谐波放大的机理，可避免交流滤波器组对电网谐波的放大。为此，本专利技术采用如下的技术方案：换流站交流滤波器组对电网谐波影响的分析方法，其包括：步骤1：求取交流滤波器组投入前和投入后的换流站交流母线h次谐波电压和按照如下式所示计算：其中，ω为h次谐波角频率，ω＝h·100π，Zs(ω)为采用基波短路容量估算电网背景谐波阻抗，Zf(ω)为换流站交流滤波器组等效阻抗，根据换流站交流滤波器组参数计算得到，表示换流变出口h次谐波电流，表示电网背景h次谐波电压；步骤2：求取交流滤波器组投入前和投入后的换流站交流母线h次谐波电压和的比值的模值；步骤3：计算步骤2中求得的模值以10为底的对数，记作交流滤波器组谐波增益A(ω)，用来衡量交流滤波器组的滤波性能，定义式如下：进一步的，所述的交流滤波器组谐波增益A(ω)：对h次谐波来说，当A(ω)<0时，交流滤波器组投入后换流站交流母线h次谐波电压水平有所降低；当A(ω)>0时，交流滤波器组投入后换流站交流母线h次谐波电压水平比投入前还大，交流滤波器组对h次谐波起放大作用。进一步的，基于交流滤波器组谐波增益A(ω)求解分界点，以绘制其谐波增益曲线，即求解A(ω)＝0的解。更进一步的，定义2Zf(ω)+Zs(ω)＝0的解为I型分界点hI1、hI2，Zf(ω)无穷大的解为II型分界点hII1；当谐波次数h满足0<h<hI1或hII1<h<hI2时，交流滤波器组将出现谐波放大现象。本专利技术还采用如下的技术方案：一种换流站交流滤波器组对电网谐波影响的分析系统，其包括：换流站交流母线h次谐波电压计算单元：求取交流滤波器组投入前和投入后的换流站交流母线h次谐波电压和按照如下式所示计算：其中，ω为h次谐波角频率，ω＝h·100π，Zs(ω)为采用基波短路容量估算电网背景谐波阻抗，Zf(ω)为换流站交流滤波器组等效阻抗，根据换流站交流滤波器组参数计算得到，表示换流变出口h次谐波电流，表示电网背景h次谐波电压；模值计算单元：求取交流滤波器组投入前和投入后的换流站交流母线h次谐波电压和的比值的模值；交流滤波器组谐波增益计算单元：计算模值计算单元中求得的模值以10为底的对数，记作交流滤波器组谐波增益A(ω)，用来衡量交流滤波器组的滤波性能，定义式如下：本专利技术具有的有益效果是：本专利技术采用一种特高压换流站交流滤波器组对电网谐波影响的分析方法及系统，定义了交流滤波器组谐波增益指标，该指标可直观分析不同频段下交流滤波器组的滤波性能，能有效分析交流滤波器组在部分频率范围对电网谐波放大的机理，从而可以避免交流滤波器组对电网谐波的放大。附图说明图1是本专利技术具体实施方式中特高压换流站h次谐波等值电路图，为电网背景h次谐波电压，Zs为电网背景h次谐波阻抗，为换流变出口h次谐波电流，为流入电网的h次谐波电流，Zf为换流站已投运交流滤波器组的h次等效谐波阻抗，为换流站交流母线h次谐波电压。图2是一种HP12/24双调谐滤波器的结构图，参数为C1、C2表示电容1和电容2，L1、L2表示电感1和电感2，R1表示电阻。图3是本专利技术具体实施方式中谐波增益曲线示意图，0轴上方为放大区，在此区域交流滤波器组将导致谐波放大现象；0轴下方为吸收区，增益越小吸收效果越好。其中，p1、p2称为峰点，v1、v2称为谷点，hI1、hI2称为I型分界点，hII1称为II型分界点(I型分界点和II型分界点统称为分界点)，可以看出谷点v1、v2正好位于滤波器组的两个调谐点处。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施方式详细描述本专利技术，但本专利技术不受实施例所限。本实施例提供一种特高压换流站交流滤波器组对电网谐波影响的分析方法，其包括以下步骤：步骤1：根据图1的特高压换流站h次谐波等值电路图，求取交流滤波器组投入前和投入后的换流站交流母线h次谐波电压和按照如下式所示计算。其中，ω为h次谐波角频率，ω＝h·100π，Zs(ω)为采用基波短路容量估算电网背景谐波阻抗，Zf(ω)为换流站交流滤波器组等效阻抗，可根据换流站交流滤波器组参数计算得到。步骤2：求取交流滤波器组投入前和投入后的换流站交流母线谐波电压和的比值的模值。步骤3：计算步骤2中求得的模值以10为底的对数，记作交流滤波器组谐波增益A(ω)，用来衡量交流滤波器组的滤波性能，定义式如下：对h次谐波来说，当A(ω)<0时，交流滤波器组投入后换流站交流母线h次谐波电压水平有所降低；当A(ω)>0时，交流滤波器组投入后换流站交流母线h次谐波电压水平比投运前还大，交流滤波器组对h次谐波起放大作用。以一台HP12/24双调谐滤波器为例，其结构如图2所示，参数为C1＝3.744μF、C2＝7.083μF、L1＝8.172mH、L2＝5.587mH、R1＝270Ω。基于交流滤波器组谐波增益A(ω)求解分界点，即求解A(ω)＝0的解，绘制其谐波增益曲线如图3所示。定义2Zf(ω)+Zs(ω)＝0的解为I型分界点hI1、hI2，Zf(ω)无穷大的解为II型分界点hII1。当谐波次数h满足0<h<hI1或hII1<h<hI2时，交流滤波器将导致谐波放大。图3中可以看出，0轴上方为放大区，在此区域交流滤波器组将导致谐波放大现象；0轴下方为吸收区，增益越小吸收效果越好。其中，p1、p2称为峰点，v1、v2称为谷点，hI1、hI2称为I型分界点，hII1称为II型分界点(I型分界点和II型分界点统称为分界点)，可以看出谷点v1、v2正好位于HP12/24双调谐滤波器的两个调谐点处。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.换流站交流滤波器组对电网谐波影响的分析方法，其特征在于，包括：步骤1：求取交流滤波器组投入前和投入后的换流站交流母线h次谐波电压

【技术特征摘要】
1.换流站交流滤波器组对电网谐波影响的分析方法，其特征在于，包括：步骤1：求取交流滤波器组投入前和投入后的换流站交流母线h次谐波电压和按照如下式所示计算：其中，ω为h次谐波角频率，ω＝h·100π，Zs(ω)为采用基波短路容量估算电网背景谐波阻抗，Zf(ω)为换流站交流滤波器组等效阻抗，根据换流站交流滤波器组参数计算得到，表示换流变出口h次谐波电流，表示电网背景h次谐波电压；步骤2：求取交流滤波器组投入前和投入后的换流站交流母线h次谐波电压和的比值的模值；步骤3：计算步骤2中求得的模值以10为底的对数，记作交流滤波器组谐波增益A(ω)，用来衡量交流滤波器组的滤波性能，定义式如下：2.根据权利要求1所述的换流站交流滤波器组对电网谐波影响的分析方法，其特征在于，所述的交流滤波器组谐波增益A(ω)：对h次谐波来说，当A(ω)<0时，交流滤波器组投入后换流站交流母线h次谐波电压水平有所降低；当A(ω)>0时，交流滤波器组投入后换流站交流母线h次谐波电压水平比投入前还大，交流滤波器组对h次谐波起放大作用。3.根据权利要求1或2所述的换流站交流滤波器组对电网谐波的影响分析方法，其特征在于，基于交流滤波器组谐波增益A(ω)求解分界点，以绘制其谐波增益曲线，即求解A(ω)＝0的解。4.根据权利要求3所述的换流站交流滤波器组对电网谐波的影响分析方法，其特征在于，定义2Zf(ω)+Zs(ω)＝0的解为I型分界点hI1、hI2，Zf(ω)无穷大的解为II型分界点hII1；当谐波次数h满足0<h<hI1或hII1<h<hI2时，交流滤波器组将出现谐波放大现象。5.换流站交流滤波器组对电网谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝亮，吕文韬，陆翌，谢海葳，徐群伟，沈忱，陈峰，黄晓明，陆承宇，吴俊，黄弘扬，楼伯良，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，浙江大学，国网浙江省电力有限公司台州供电公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33