[发明专利]一种多功能电力调谐滤波系统及方法

权利要求书

1.一种多功能电力调谐滤波系统，其特征是，包括滤波模块和控制系统，所述的滤波模块包括第一GPRS通讯模块、磁控电抗器、电阻和若干个可投切电容，所述的可投切电容并联，并联后的可投切电容、磁控电抗器和电阻依次连接构成单调谐滤波器，所述的滤波模块上设有电流互感器和电压互感器，所述的磁控电抗器上设有温度传感器，所述的磁控电抗器、可投切电容、电流互感器、电压互感器和温度传感器均与第一GPRS通讯模块连接，所述的控制系统包括ARM单片机、人机操作面板、第二GPRS通讯模块、第三GPRS通讯模块和后台管理服务器，所述的ARM单片机通过第二GPRS通讯模块与第一GPRS通讯模块相匹配与滤波模块连接，所述的人机操作面板与ARM单片机连接，所述的后台管理服务器上设有第四GPRS通讯模块，所述的ARM单片机通过第三GPRS通讯模块与第四GPRS通讯模块相匹配与后台管理服务器连接，所述的滤波模块上设有风冷系统，并采用如下方法，具体包括如下步骤：

(1)通过电流互感器和电压互感器检测单调谐滤波器的电流值和电压值；

(2)ARM单片机通过傅里叶分解，计算得单调谐滤波器实时的各次谐波谐振点阻抗和电容值；

(3)判断是否与电网发生谐振，如果已经与电网发生谐振，则进入到步骤(5)中；如果没有与电网发生谐振，则进入到步骤(4)中；

(4)判断实时谐振点频率是否等于需求谐振点频率，如果是，则返回到步骤(2)中；如果不是，则进入到步骤(5)中；

(5)ARM单片机改变磁控电抗器的电抗值，控制可投切电容的数量，若是与电网发生谐振则改变磁控电抗器和可投切电容的值主动偏移谐振点；若不是需求谐振点频率则改变磁控电抗器和可投切电容的值调整谐振点，使得谐振点在需求的谐振点上；

在步骤(2)中，通过傅里叶分解计算得单调谐滤波器实时的各次谐波谐振点阻抗和电容值的具体算法如下：

其中：u为单调谐滤波器的电压；i为单调谐滤波器的电流，电压和电流的实时值分别通过电压互感器和电流互感器测量得到；

对测量得到的电压u进行谐波分解为

式(1)中：h为谐波次数；m为所关注的最高谐波次数；ω_h＝2πhf为h次谐波角频率，其中f为工频频率，我国为50Hz；t为时间；U(h)和θ_u(h)分别为电压u中第h次谐波的有效值和相位角；

同理，对测量得到的电流i也进行谐波分解为

式(2)中：I_(h)和θ_i(h)分别为电流i中第h次谐波的有效值和相位角；

对其进行FFT可将其中电压u和电流i的第h次谐波写为相量形式，分别为

可以计算出该滤波器在h次谐波下的阻抗为

式(4)中：Z_(h)为该单调谐滤波器在h次谐波下的阻抗值；为该单调谐滤波器在h次谐波下的功率因数角；

根据h次谐波下的阻抗向量可以得出

为了进一步求出电抗L和电容C的参数值，分别计算出该滤波器在h1和h2次谐波下阻抗的幅值及功率因数角；

可列出方程

式(7)中：h₁、h₂为谐波次数；ω₁＝2πf×h₁、ω₂＝2πf×h₂分别为h₁、h₂次谐波的角频率；可以计算出

或

可计算出R、L、C的值。

2.根据权利要求1所述的一种多功能电力调谐滤波系统，其特征是，在步骤(1)中，电流互感器和电压互感器将实时检测到的电流值和电压值发送给ARM单片机，ARM单片机判断是否过流和过压，并将检测结果发送给后台管理服务器，如果过流或者过压，后台管理服务器通过ARM单片机来设定单调谐滤波器的参数或者控制可投切电容对单调谐滤波器进行切断操作。

3.根据权利要求1所述的一种多功能电力调谐滤波系统，其特征是，在步骤(1)中，温度传感器将实时检测到的磁控电抗器的温度值发送给ARM单片机，ARM单片机判断是否过热，并将检测结果发送给后台管理服务器，如果过热，ARM单片机启动风冷系统对单调谐滤波器进行风冷处理，后台管理服务器通过ARM单片机来设定单调谐滤波器的参数，以调整谐波点频率减少滤波的量，或者控制可投切电容对单调谐滤波器进行切断操作。