一种用于高压谐波源的治理方法技术

本发明专利技术公开了一种用于高压谐波源的治理方法，利用低压无功补偿设备串联电力系统变压器后治理高压谐波源，该方法的步骤有：（1）将低压无功补偿设备接入电力系统的低压母线，并得其等效电路图；（2）根据等效电路图，列写低压无功补偿设备在高压侧的等效基波电抗表达式；（3）根据等效基波电抗表达式的滤波次数，令相应低压无功补偿支路在高压侧的等效谐波电抗表达式为0；（4）求解得到的以低压无功补偿支路感抗值为未知数的非线性方程组，取相应实数解，得到各条低压无功补偿支路的参数。本发明专利技术只需购置低压设备构建滤波系统即可治理高压谐波源，并且滤波电抗器容量会有所减小，不占用高压出线间隔，大大降低了工程投资，运行、维护简便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统领域，具体涉及。
技术介绍
无源滤波器是一种通过电容与电感元件按照一定的参数配置、一定的拓扑结构连接而成的滤波装置，能够有效滤除某次或某些次谐波，是现代电力系统中广泛应用的一种简单有效的滤波方式。采用无源滤波装置进行谐波治理时，通常将滤波装置直接与谐波源并联，挂接在同一母线上，以获得最佳滤波效果。这主要是大部分谐波源负荷电压等级比较低，其电压一般为35kV及以下，直接并联滤波装置比较容易实施，造价也经济合理，运行维护简单。然而，随着现代工业的发展，越来越多的工业企业负荷直接接入了高电压等级(35kV以上)电网，如电气化铁路、冶炼工业等，使谐波直接注入到高电压系统。对这类直接注入系统高电压等级的谐波源，如条件允许当然可直接采用相同电压等级的高压滤波装置进行治理，并获得良好的谐波治理效果。但高压滤波装置在运行过程中，容易受到系统条件的影响，如电网运行方式的改变、其它谐波源负荷的变化都会带来直接的影响。同时，其投资费用较高，例如IlOkV开关造价大约是35kV开关的3倍左右，其他设备造价同样较高，而且其占地面积大，结构、运行维护也会复杂得多。针对上述高压(35kV以上)谐波源负荷，本专利技术可以合理利用供电系统中的降压变压器和低压(35kV及以下)无功补偿设备，经过特殊设计，使高压母线的串联谐振点与需要滤除的高压谐波源负荷的特征频率相同，达到与直接装设高压(35kV以上)滤波器相同的治理效果。这种特殊调谐的滤波器不失为一种治理高压谐波的好方法，但由于其结构的特殊性，为了达到良好的滤波效果，应避免将滤波系统设计得过于复杂。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出，利用低压(35kV及以下)无功补偿设备串联电力系统的降压变压器后治理高压谐波源(35kV以上)的设计方法，并提出了设计该类滤波系统时的特点，可以简化滤波系统设计，达到较好的滤波效果。本专利技术提供的，其改进之处在于，利用低压无功补偿设备串联电力系统的变压器后治理高压谐波源，所述方法包括如下步骤(I)将低压无功补偿设备接入电力系统的低压母线，并得到所述滤波系统接入电力系统的等效电路图；(2)根据所述等效电路图，列写所述低压无功补偿设备在高压侧的等效基波电抗表达式；(3)根据所述等效基波电抗表达式的滤波次数，令相应低压无功补偿支路在高压侧的等效谐波电抗表达式为O ;(4)求解步骤(3)得到的以低压无功补偿支路感抗值为未知数的非线性方程组，取相应实数解，即可得到各条低压无功补偿支路的参数。其中，所述低压无功补偿设备由串联的电抗和电容组成。其中，步骤(I)中所述低压母线上没有谐波源。其中，所述各条低压无功补偿支路一起投退，或者根据无功补偿需求按照一定顺序规律进行组合投退。其中，步骤(I)所述低压无功补偿设备与所述电力系统变压器的低压母线之间串联低压限流电抗器。其中，所述低压无功补偿设备通过电力系统的降压变压器连接到电力系统；所述降压变压器的原边与所述电力系统连接，其副边与所述低压无功补偿设备连接。其中，所述低压无功补偿设备通过降压变压器与谐波源所在的高压母线连接。其中，为了达到良好的滤波效果，这种特殊调谐的滤波器由于其结构的特殊性，应避免将滤波系统设计得过于复杂。其特点为I)低压无功补偿支路越少、滤波谐波次数越低，其设计越简单、易行，运行也越稳定，整个系统的低压无功补偿支路不宜超过3个；2)当主变出口有限流电抗器时，每套滤波器容量可能会受到一定限制，因为容量太大将无法实现对高压侧形成所需要的串联谐振点；3)滤波器装设在的母线上最好没有谐波源，否则滤波器支路间会产生较为严重的环流，使滤波器安装容量加大。4)从理论上来说，为达到最佳滤波效果最好将所有低压无功补偿支路一起投退，但实际运行中也可根据无功需求，按照一定顺序规律进行组合投退，且满足滤波要求。5)对降压变压器要求稍高，要求其能耐受一定量的谐波电流。与现有技术比，本专利技术的有益效果为I)提出了合理利用降压变压器和低压无功补偿设备治理高压谐波源的无源滤波器设计方法。通过等值滤波系统、使系统高压母线在相应滤波次数上出现串联谐振点、求解高压母线的各次谐波阻抗非线性方程组实数解的方法，可以方便得到无源滤波器设计参数；2)只需购置低压设备来构建滤波系统，并且滤波电抗器容量会有所减小，大大降低了工程投资。3)不占用高压出线间隔，大大节省了土地资源及其建筑物投资。4)设备操作、运行、维护简单，降低了运行人员的要求。附图说明图1为本专利技术提供的低压无功补偿设备接入电力系统的示意图。图中，I为220kV母线；2为IlOkV母线；3为35 (10)kV母线；4为220kV/110kV/35 (10)kV三绕组变压器；5为3次、5次、7次滤波器组；6为3次、5次、7次谐波源；7为低压限流电抗器。图2为本专利技术提供的利用供电系统中用于其他用途的降压变压器来代替主变压器时，低压无功补偿设备接入电力系统的示意图。图中，I为220kV母线；2为IlOkV母线；3为35 (10)kV母线，4为220kV/110kV/35 (10) kV三绕组变压器；5为3次、5次、7次滤波器组；6为3次、5次、7次谐波源；7为110kV/35 (10)kV双绕组降压变压器(或三绕组变压器)；8为其他35 (10)kV低压负荷。图3为本专利技术提供的低压无功补偿设备接入电力系统的等效电路图。图中，I为系统等效电源Us ;2为系统等效电阻& ;3为系统等效电感匕；4为谐波源所在高压母线和装设滤波器的低压母线之间的总等效电感Lt ;5、6分别为3次低压无功补偿支路的电感L3、电容值C3 ;7、8分别为5次低压无功补偿支路的电感L5、电容值C5 ;9、10分别为7次低压无功补偿支路的电感L7、电容值C7 ;11为谐波电流源Ih。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。实施例一:图1所示的系统包括220kV (高)、IlOkV (中)和35 (10) kV (低)三个电压等级。3次、5次、7次谐波电流源6直接注入IlOkV母线2，3次、5次、7次的滤波器组5经主变压器4的低压母线3接入IlOkV母线2吸收谐波源6所产生的谐波电流。其中，电力系统变压器4为220kV/110kV/35 (10)kV三绕组变压器，其三绕组分别与对应的电网母线连接(电压值相等的对应连接)。本实施例在主变压器4和滤波器组5之间可串联低压限流电抗器7进行保护。步骤1:根据图1所示系统，得到系统等效电路图如图3所示。令图3中4 (Lt)的基波电抗为xT ;5 (L3)、6 (C3)相应的基波电抗为xu、xra;7 (L5),8 (C5)相应的基波电抗为XL5> xC5 ；9 (L7)UO (C7)相应的基波电抗为 xw、xC7。步骤2:根据等效电路图3，列写滤波系统在高压侧的等效基波电抗表达式；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高压谐波源的治理方法，其特征在于，利用低压无功补偿设备串联电力系统的变压器后治理高压谐波源，所述方法包括如下步骤：（1）将低压无功补偿设备接入电力系统的低压母线，并得到所述滤波系统接入电力系统的等效电路图；（2）根据所述等效电路图，列写所述低压无功补偿设备在高压侧的等效基波电抗表达式；（3）根据所述等效基波电抗表达式的滤波次数，令相应低压无功补偿支路在高压侧的等效谐波电抗表达式为0；（4）求解步骤（3）得到的以低压无功补偿支路感抗值为未知数的非线性方程组，取相应实数解，即可得到各条低压无功补偿支路的参数。

【技术特征摘要】
1.一种用于高压谐波源的治理方法，其特征在于，利用低压无功补偿设备串联电力系统的变压器后治理高压谐波源，所述方法包括如下步骤: (1)将低压无功补偿设备接入电力系统的低压母线，并得到所述滤波系统接入电力系统的等效电路图； (2)根据所述等效电路图，列写所述低压无功补偿设备在高压侧的等效基波电抗表达式； (3)根据所述等效基波电抗表达式的滤波次数，令相应低压无功补偿支路在高压侧的等效谐波电抗表达式为O ; (4)求解步骤(3)得到的以低压无功补偿支路感抗值为未知数的非线性方程组，取相应实数解，即可得到各条低压无功补偿支路的参数。2.如权利要求1所述的治理方法，其特征在于，所述低压无功补偿设备由串联的电抗和电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周胜军，刘颖英，谈萌，刘剑，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院，辽宁省电力有限公司电力经济技术研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：