[发明专利]一种高压直流输电系统直流侧滤波器失谐的在线辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压直流输电系统直流侧滤波器失谐的在线辨识方法。

技术背景

直流输电系统具有线路造价低、适合远距离输电、无系统稳定问题、调节快速、运行可靠等优点，越来越多地被应用于远距离输电和交流系统互联的场合。但由于直流输电系统中使用的由电力电子器件构成的换流站会产生大量的谐波，对整个直流输电系统产生谐波危害，故需在高压直流侧添加直流滤波器来进行滤波。在高压直流系统运行过程中，由于环境温度的变化，自身的发热和老化等原因，滤波器的电容和电感等元件的参数均会发生微小的变化，使得直流滤波器的实际谐振频率和谐波阻抗值偏离设定值，导致滤波器失谐。滤波器失谐后，将影响了直流侧的滤波器效果，附加在直流电压上的谐波将会周边通信设备产生干扰，并对换流器的控制稳定性产生影响。

对交流滤波器失谐的检测，可以通过检测交流滤波器电流的零序分量来实现，而在直流侧目前则尚无一种较好的辨识方法。有的研究提出基于粗糙集的三调谐直流滤波器失谐故障元件的检测方法，对直流侧失谐故障元件进行了辨识，但该方法对不同的滤波器需设置不同的辨识规则，且辨识规则的设定繁琐，普遍适用性较差。

因此，如果能对目前高压直流输电系统中广泛使用的直流侧滤波器进行简单改造，设计出直流侧滤波器失谐在在线辨识方法，能够在进行谐波滤除的同时对滤波器失谐的元件进行辨识，将具有很大的实用价值和市场推广前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压直流输电系统直流侧滤波器失谐的在线辨识方法。

本发明的技术方案为一种高压直流输电系统直流侧滤波器失谐的在线辨识方法，用于提供性价比较高的高压直流侧滤波器失谐元件辨识方法。本发明在传统直流侧滤波器的各支路中串入电流互感器，对测量得到的电流进行傅里叶分解，得到各次谐波电流，对特定次的谐波电流进行分析，即可辨识出滤波器的具体失谐元件。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种高压直流输电系统直流侧滤波器失谐的在线辨识方法，在高压直流输电系统直流侧滤波器的支路中串入电流互感器，利用测量得到的电流，结合已知的直流侧滤波器的各元件参数或频率-阻抗特性，通过计算辨识出高压直流输电系统直流侧发生失谐滤波器的失谐元件。

具体包括以下步骤，

步骤1、在高压直流输电系统直流侧滤波器的支路中串入电流互感器，分别测量各电流互感器电流的实际运行值，利用快速傅里叶变换FFT技术，计算得到各次谐波电流实际运行值的有效值；

步骤2、根据已知的直流侧滤波器的各元件参数或频率-阻抗特性，利用谐波分析技术，计算滤波器各支路谐波电流的设计值，利用快速傅里叶变换FFT技术，计算得到各次谐波电流设计值的有效值；

步骤3、判断滤波器是否发生失谐；

分别比较滤波器各支路电流中具有谐振频率的谐波电流的实际运行值的有效值与设计值的有效值，计算两者的电流变化率，根据电流变化率判断滤波器是否发生失谐。

所述步骤3的具体过程为：

步骤3.1、先计算出上段支路的电流；

如果含有并联支路，则上段支路的电流为各并联支路的电流之和；如果没有并联支路，则在串联支路接地侧接入电流互感器来获得上段支路电流；

步骤3.2、与滤波器正常运行时的上段支路电流进行对比，求解上段支路电流的变化率；

如果高次谐波(50次及以上)电流的变化率小于0.5%，而低次谐波(1次)电流的变化率大于2%，则失谐元件为串联部分电容元件；如果高次谐波(50次及以上)电流的变化率大于2%，而低次谐波(1次)电流的变化率小于0.5%，则失谐元件为串联部分电感元件；如果有中段并联元件，则继续步骤3.3，反之结束；

步骤3.3、求滤波中段并联部分的并联谐振频率；

步骤3.4、分别求中段并联谐振频率处两支路电流的变化率；

如果并联部分支路一的电流变化率大于2%，而支路二的电流变化率小于0.2%，则判断为支路一失谐；如果支路一的电流变化率小于0.2%，而支路二的电流变化率大于2%，则判断为支路二失谐；如果有下段，则继续步骤3.5，反之结束；

步骤3.5、求滤波下段并联部分的并联谐振频率；

步骤3.6、分别求下段并联谐振频率处两支路电流的变化率；

如果并联部分支路一的电流变化率大于2%，而支路二的电流变化率小于0.5%，则判断为支路一失谐；如果支路一的电流变化率小于0.5%，而支路二的电流变化率大于2%，则判断为支路二失谐。