专利名称：一种高压直流输电工程直流滤波器设计方法
技术领域：
本发明涉及高压直流输电工程技术领域，尤其涉及一种高压直流输电工程直流滤 波器的设计方法。
背景技术：
由于高压直流输电系统换流器的非线性特性，在其实现交、直流转换的同时会在 交、直流两侧产生谐波。在直流侧谐波会注入到直流极线和直流接地极线路中，干扰沿线的 通讯系统。因此，对于架空线形式的直流输电工程直流侧需装设直流滤波器以滤除这些谐 波。直流滤波器一般位于极母线和极中性母线之间。考虑到同一换流站两极的对称性，两 极通常配置相同的直流滤波器。目前，三调谐滤波器在高压直流工程中得到了广泛的应用， 如云广、向上、糯扎渡、溪洛渡等工程的直流滤波器均采用了该型式。相对于单调谐滤波器， 三调谐滤波器可以同时消除3个不同频率的谐波，而且其中只有一个谐振回路需要承受全 部的冲击电压，因而与同样功能的3个单调谐滤波器相比，投资小，损耗低，占地面积小，经 济性好。直流滤波器设计是一项繁杂的工作，通常需不断反复的调整参数，应综合考虑技 术、经济因素，保证直流滤波器在各种运行方式下都可以将直流线路的谐波电流降低到可 以接受的水平，使得谐波电流在邻近的通信线路上产生的噪音干扰电压不超过国家的规定 值。直流输电系统的运行方式包括功率输送方向、运行接线方式、直流电压水平、直流电阻 高低以及两端交流系统电压水平。在实际工程中直流滤波器性能计算如下进行，以功率扫 描的方式检验直流系统所有可能的运行工况，直流负荷水平从最小值以某一步长逐渐递 增到某一水平值，通常负荷最小值为0. lpu，步长为0. 05pu，直流全压时需计算到1. 25pu, 80%降压时需计算到0. 9pu，70%降压时需计算到0. 8pu。直流滤波器设计包括性能计算和定值计算。性能计算的目的在于考核滤波器加入 系统后能否将等效干扰电流水平限制在允许范围，它的前提工作是滤波器选型以及参数确 定。定值计算是在性能计算的基础上进行，计算各个元件上可能出现的电压和电流的最大 值，它考核的目的是所设计出来的滤波器参数能否在实际工艺中制造出来，同时具有良好 的经济性。目前，高压直流输电工程普遍采用“等效干扰电流”限值作为设计直流滤波器的 评价标准(具体定义计算可参见‘高压直流输电直流侧谐波电流计算’，王峰，朱广友，游 光增，等，高电压技术，2009，35 (9) =2275-2279)。传统三调谐滤波器设计方法，采用基于调谐点滤波器阻抗Z = 0所推导的三调谐 滤波器参数计算公式，但根据该公式滤波器参数调节比较困难，而实际设计过程中，滤波器 参数需不断调整。由于直流输电系统的运行方式众多，计算量很大，因而在实际工程中工程 人员很需要一种合适而又高效的直流滤波器设计方法。
发明内容
本发明提供了一种基于等效原则的高压直流输电工程直流滤波器设计方法，该方法将三调谐滤波器设计转换为三个单调谐滤波器设计，物理概念清晰，可方便地调整滤波 器参数，且可以保证在调整的过程中保持主电容值和调谐次数不变，大大提高了直流滤波 器设计的效率，十分适用工程实际。—种高压直流输电工程直流滤波器的设计方法，包括(1)根据系统条件，确定滤波器的主电容值C1和调谐次数N” N2, N3 ；直流滤波器的滤波能力基本上与高压电容器电容值的大小成正比；同时，对于额 定电压相同的电容器，其成本也基本上与其电容值成正比，因而，在滤波性能满足要求的情 况下，高压电容器的电容值越小越经济。因此，在调节滤波器参数的过程中，通常保持该主 电容值不变，除非多次调节其他参数仍不能满足性能要求，可增大该主电容值。初步计算不投入滤波器时，各种运行方式下的各个负荷水平直流极线沿线的等效 干扰电流；或者依据以往工程经验进行滤波器调谐次数选取。通常基于不同次数的等效干 扰电流大小，选择调谐次数分别为Ni、N2、N3。参考以往工程直流滤波器的参数，并结合经济性，确定滤波器的主电容值和所要 采用的滤波器形式，基于三调谐滤波器的优点，近年来的高压直流工程大多都采用该形式， 如云广、向上、糯扎渡、溪洛渡工程。(2)根据等效原则，将三调谐滤波器等效成3个单调谐滤波器，以三调谐滤波器的 主电容值和调谐次数为限制条件，计算各个单调谐滤波器参数；附
图1为阻尼式三调谐滤波器的通用结构，电阻根据系统条件进行配置。不同于 交流滤波器为减少系统阻抗频率变化引起谐振而多采用阻尼式滤波器，直流滤波器因换流 器的阻抗频率特性随系统运行方式变化不大，通常采用无阻尼三调谐滤波器，如附图2所 示，以增强其滤波效果。忽略电阻影响，以无阻尼滤波器为例，将其等效为3个单调谐滤波器，附图3所示， 单调谐滤波器的电容电感分别为ca、Cb、C。、La、Lb、L。。由于三调谐滤波器的主电容已经确定，首先确定等效单调谐滤波器的主电容，其 选择应满足下面约束
权利要求
1.一种高压直流输电工程直流滤波器的设计方法，包括(1)根据系统条件，确定滤波器的主电容值C1和调谐次数N1、队、N3；(2)根据等效原则，将三调谐滤波器等效成对应3个单调谐滤波器，以三调谐滤波器的 主电容值和调谐次数为限制条件，计算各个单调谐滤波器参数；(3)根据导纳一致原则，将单调谐滤波器参数经过等效公式得到三调谐滤波器的参数；(4)对所配置的滤波器进行性能计算，如果不满足要求，则调整各个单调谐主电容或调 谐次数，然后重复上述步骤直到满足要求为止。
2.根据权利要求1所述的高压直流输电工程直流滤波器的设计方法，其特征在于，所 述的步骤O)的等效原则为根据步骤⑴确定的三调谐滤波器的主电容值C1，保证等效后的三个单调谐电容Ca、 Cb Λ Cc， 两足c+c,+c. = C1(1)然后根据步骤⑴确定的三调谐滤波器的调谐次数Ni、N2, N3,确定三个单调谐滤波器 的电感参数
3.根据权利要求2所述的高压直流输电工程直流滤波器的设计方法，其特征在于，所 述的Ca、Cb、Cc选择初始的滤波器参数时，令Ca = Cb = C。= C/3。
4.根据权利要求1所述的高压直流输电工程直流滤波器的设计方法，其特征在于所述 的的步骤(3)根据导纳一致原则，由单调谐滤波器参数推导出三调谐滤波器参数的等效公 式为
全文摘要
本发明公开了一种高压直流输电工程直流滤波器的设计方法，包括(1)根据系统条件，确定滤波器的主电容值和调谐次数；(2)通过将三调谐滤波器等效成3个单调谐滤波器，以三调谐滤波器的主电容值和调谐次数为限制条件，计算各个单调谐滤波器参数；(3)根据导纳一致原则，将单调谐滤波器参数经过等效公式得到三调谐滤波器的参数；(4)对所配置的滤波器进行性能计算，如不满足要求，则调整各个单调谐主电容或调谐次数，然后重复上述步骤直到满足要求为止。本发明的设计方法物理概念清晰，在进行参数调整时十分方便，可以大大提高直流滤波器的设计效率，具有很好的工程应用价值。
文档编号H02J1/02GK102074951SQ201110025139
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者徐政, 王峰, 薛英林 申请人:浙江大学