专利名称：一种线路电流同步过零处理方法
技术领域：
本发明属于电力系统领域，具体涉及用于处理晶闸管控制串联电容器补偿装置(TCSC) 的线路电流同歩过零处理方法，在静止同歩串联补偿器(SSSC)、统一潮流控制器(UPFC)、有 源电力滤波器(APF)等需要做线路电流或者线路电压的过零处理时也可采用此方法。
背景技术：
在触发晶闸管控制串联补偿装置的晶闸管时，可以选择线路电流的实际过零点或者线路 电流的基波分量的过零点作为基准，参见下述参考文献[l]- [2]。以控制过零点为基准产生 触发脉冲的方法在国内外线路电流同步过零处理问题中，未见相同或类似的处理方法。 [1]李可军，赵建国.TCSC模式切换控制方法的研究.电网技术，2005， 29(5): 43-46 [2]胡国文，张东霞，郑文斌，王仲鸿.同步信号及电路参数对可控串补(TCSC)动态特 性的影响.电工技术学报，2000, 15(3): 65-69
发明内容
本发明的目的是提出一种新的线路电流同步过零处理方法，提供一种新的晶闸管触发基准。
本发明引入控制过零点的概念，并将其作为晶闸管控制串联电容器补偿装置的晶闸管触 发基准。采用控制过零点产生同步触发脉冲时，在前一个控制过零点的基础上通过计算确定 新的控制过零点。新旧两个控制过零点的时间差由用来模拟系统频率的测量过零点间隔的平 均值T和用来实时跟踪线路电流同步过零的控制过零点的修正量AT这两部分组成。
在设计中，为了保证控制上的相互不影响，采用两个截止频率相差较大的低通滤波器(或 者类似低通滤波的传递环节)进行滤波，从而得到测量过零点间隔的平均值T和控制过零点 的修正量AT。通常，电力系统的频率变化应该是缓慢的，因此求T时，第一低通滤波器的截 止频率相对较低。如果测量过零点的间隔时间都是一个固定值，则控制过零点的修正量等于 0;否则，当测量过零点受到扰动时，测量过零点和控制过零点不重合，为了实时跟踪线路电 流同步过零，既要考虑滤除特别快的过零点扰动，又要保证控制过零点能够平稳、快速地跟 踪测量过零点，因此，采用截止频率相对较高的第二低通滤波器来求取AT。
线路发生故障时，线路电流波形会有相对大的扰动，反应在过零点上表现为控制过零点
4和测量过零点差值超出正常稳态情况下的变化范围，此时的解决方案是让控制过零点直接跟 踪测量过零点。
本发明的技术方案是将控制过零点作为晶闸管的触发基准，所述控制过零点是以某测量 过零点为初始值，在前一个控制过零点的基础上通过计算确定后一个控制过零点，前后两个 控制过零点的时间差由用来模拟系统频率的测量过零点间隔的平均值T和用来实时跟踪线路 电流同步过零的控制过零点的修正量AT这两部分组成，可用下式表示
C+(k+l)=(C+k)+T+AT
其中，k为自然数，代表控制过零点的编号，C+k为第k个控制过零点，C+(k+l)为第k+l个
控制过零点。
其中，用来模拟系统频率的测量过零点间隔的平均值T的计算依次包括以下步骤-
(1) 根据测量过零点，可以求出多个测量过零点的间隔时间TM卜Tm2和Tm3等；
(2) 对上一步所得的多个测量过零点的间隔时间用第一低通滤波器进行滤波，该第一低通滤 波器的输出为测量过零点的平均间隔时间T。
其中，所述的用来实时跟踪线路电流同步过零的控制过零点的修正量AT的的计算依次 包括以下步骤
(1) 控制过零点的初始值C+0取为测量过零点M+0，即C+0=M+0;
(2) 控制过零点的修正量AT的初始值设为零，定义AMC+k为第k个测量过零点处的差值， 即M+k和C+k的时间差，令AMC+k的初始值为零，即AMC+1=0;
(3) 根据下述公式计算
C+(k+l)=(C+k)+T+AT
(M+k)-[C+(k-l)]-T=AMC+k-(C+k)-T=AMC+(k+l) 其中，k为非零自然数，M+k为第k个测量过零点；C+k为第k个控制过零点，AMC+k为第 k个测量过零点处的差值，即M+k和C+k的时间差；
(4) 对步骤(3)所得的AMC+k和AMC+(k+l)用第二低通滤波器进行滤波，该第二低通滤 波器的输出为控制过零点的修正量AT;
(5) 判断线路是否发生故障，如果发生故障则令控制过零点直接跟踪测量过零点，否则，重 复步骤(3) - (4)计算所有的控制过零点。
其中，所述的第一、第二低通滤波器具有如下特性 (1)低通滤波器用模拟电路、数字电路来实现，或使用类似低通滤波的传递环节来实现；(2) 第一低通滤波器的截止频率相对较低，第二低通滤波器的截止频率相对较髙；
(3) 第一低通滤波器输入量的个数应根据实际算法要求确定，可以用相邻两个测量过零点 的间隔时间TMk、 TM(k+D作为输入，或用相邻三个或者更多测量过零点的间隔时间作为 输入；
(4) 第二低通滤波器输入量的个数应根据实际算法要求确定，可以用相邻两个测量过零点 处的差值AMC+k和AMC+(k+l)作为输入，或用相邻三个或者更多测量过零点处的差 值作为输入。
本发明的有益效果是
1. 本发明所提线路电路过零处理方法引入控制过零点的概念，并采用控制过零点而不是 测量过零点做为晶闸管的触发基准，提供了一种新的晶闸管触发基准。
2. 在前一个控制过零点的基础上通过计算得到新的控制过零点。
3. 采用测量过零点间隔的平均值来模拟电力系统的频率。
4. 采用控制过零点和测量过零点差值，即控制过零点的修正量，来实时跟踪线路电流同 步过零。
5. 当线路发生故障时，即控制过零点和测量过零点差值超出正常稳态变化范围时，控制 过零点则直接跟踪测量过零点。
6. 思路清楚、简单可靠、容易实现、计算量不大、控制的稳定性好。
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是依据本发明的线路电流同步过零处理方法屮的控制过零点和测量过零点示意图； 图2是依据本发明的线路电流同步过零处理方法中的新控制过零点的计算方法示意图； 图3是依据本发明的线路电流同步过零处理方法中的测量过零点及其间隔量的示意图； 图4是依据本发明的线路电流同歩过零处理方法中的控制过零点的修正量AT的计算方 法示意图。
具体实施例方式
1.同步过零处理方法
釆用控制过零点来产生同步触发脉冲。图1中的C十0、 C+K C+2、 C+3、 C+4、 C+5、 C+6、 C+7为控制过零点，M+0、 M+l、 M+2、 M+3、 M+4、 M+5、 M+6、 M+7为测量过零点， 或者称为实际过零点。新的控制过零点C+l是在前一个控制过零点C+0的基础上通过计算得到的，即两者的时 间差为T+AT，如图2所示。
2. 计算测量过零点的平均间隔时间T
T定义为测量过零点的平均间隔时间，用来模拟电力系统的频率。先根据测量过零点 M+0， M+l， M+2， M+3等，可以求出测量过零点的间隔时间，如图3中的Tm、 Tm2和Tm3 等。
对于Tw、 Tm2和tm3等用一个低通滤波器(记为第一低通滤波器)进行滤波，该滤波器 的输出为测量过零点的平均间隔时间T。由于系统的频率变化是缓慢的，因此第一低通滤波 器的截止频率相对较低。
3. 计算控制过零点的修正量AT
AT为控制过零点的修正量，用来实时跟踪线路电流同步过零。
如果测量过零点的间隔时间TM1、 1W和Tm3等都是一个固定但，则T=TM1=TM2=TM3=-， 且AT二0。
如果测量过零点有些扰动，则测量过零点M+l和控制过零点C+l不重合，即测量过零 点M+1处的差值AMC + 1值不等于零，如图4所示。图4只给出了AMC + 1，对于M+2、 M+3及M+4处的差值AMC+2、 AMC+3、 AMC+4可以按照同样的方法得到。
对AMC+1、 AMC+2、 AMC+3和AMC+4等用一个低通滤波器(记为第二低通滤波器)进 行滤波，该滤波器的输出为控制过零点的修正量AT。为了实时跟踪线路电流同歩过零，既要 考虑滤除特别快的过零点扰动，又要保证控制过零点能够平稳、快速地跟踪测量过零点，因 此，第二低通滤波器的截止频率相对较高。
4. 特殊处理办法
当线路发生故障时，线路电流波形会有相对大的扰动，反应在过零点上表现为AMC值 (艮卩AMC+1、 AMC+2、 AMC+3禾P AMC+4等值)超过预定的范围，对于晶闸管控制串联电容 器补偿装置，可以暂时设定AMC的正常变化范围为[-0.2ms 0.2ms]。如果AMC值超过[-0.2ms 0.2ms]，则认为电力系统发生故障，这时，令控制过零点直接跟踪测量过零点。
此处己经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不 脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性 的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
权利要求
1. 一种线路电流同步过零处理方法，其特征在于将控制过零点作为晶闸管的触发基准，所述控制过零点是以某测量过零点为初始值，在前一个控制过零点的基础上通过计算确定后一个控制过零点，前后两个控制过零点的时间差由用来模拟系统频率的测量过零点间隔的平均值T和用来实时跟踪线路电流同步过零的控制过零点的修正量ΔT这两部分组成，可用下式表示C+(k+1)＝(C+k)+T+ΔT其中，k为自然数，代表控制过零点的编号，C+k为第k个控制过零点，C+(k+1)为第k+1个控制过零点。
2. 根据权利要求1所述的线路电流同步过零处理方法，其特征在于用来模拟系统频率的测量 过零点间隔的平均值T的计算依次包括以下步骤(1) 根据测量过零点，可以求出多个测量过零点的间隔时间Tw、 Tm2和Tm3等；(2) 对上一步所得的多个测量过零点的间隔时间用第一低通滤波器进行滤波，该第一低通 滤波器的输出为测量过零点的平均间隔时间T。
3. 根据权利要求l所述的线路电流同步过零处理方法，其特征在于所述的用来实时跟踪线路 电流同步过零的控制过零点的修正量AT的的计算依次包括以下步骤(1) 控制过零点的初始值C+0取为测量过零点M+0，即C+0=M+0;(2) 控制过零点的修正量AT的初始值设为零，定义AMC+k为第k个测量过零点处的差值， 即M+k和C+k的时间差，令AMC+k的初始值为零，即AMC+1=0;(3) 根据下述公式计算C+(k+l)=(C+k)+T+AT(M+k)-[C+(k-1 )]-T=AMC+k[M+(k+1)] -(C+k)-T=AMC+(k+1) 其中，k为非零自然数，M+k为第k个测量过零点；C+k为第k个控制过零点，AMC+k为第 k个测量过零点处的差值，即M+k和C+k的时间差；(4) 对步骤(3)所得的AMC+k和AMC+(k+l)用第二低通滤波器进行滤波，该第二低通 滤波器的输出为控制过零点的修正量AT;(5) 判断线路是否发生故障，如果发生故障则令控制过零点直接跟踪测量过零点，否则， 重复步骤(3) - (4)计算所有的控制过零点。
4. 根据权利要求2-3所述的线路电流同步过零处理方法，其特征在于所述的第一、第二低通滤波器具有如下特性(1) 低通滤波器用模拟电路、数字电路来实现，或使用类似低通滤波的传递环节来实现；(2) 第一低通滤波器的截止频率相对较低，第二低通滤波器的截止频率相对较高；(3) 第一低通滤波器输入量的个数应根据实际算法要求确定，可以用相邻两个测量过零点 的间隔时间TMk、 TM(k+D作为输入，或用相邻三个或者更多测量过零点的间隔时间作为 输入；(4) 第二低通滤波器输入量的个数应根据实际算法要求确定，可以用相邻两个测量过零点 处的差值AMC+k和AMC+(k+l)作为输入，或用相邻三个或者更多测量过零点处的差 值作为输入。
全文摘要
本发明提供了一种线路电流同步过零处理算法，引入了控制过零点的概念，并将其作为晶闸管控制串联电容器补偿装置的晶闸管触发基准。采用控制过零点产生同步触发脉冲时，在前一个控制过零点的基础上通过计算确定新的控制过零点。可用于处理晶闸管控制串联电容器补偿装置(TCSC)线路电流同步过零问题，在静止同步串联补偿器(SSSC)、统一潮流控制器(UPFC)、有源电力滤波器(APF)等需要做线路电流或者线路电压的过零处理时也可采用此方法。
文档编号H02J3/01GK101510691SQ20091008063
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月24日 优先权日2009年3月24日
发明者平 吉, 戴朝波, 武守远, 王宇红 申请人:中国电力科学研究院;中电普瑞科技有限公司