测量在HVDC输电系统中谐波滤波器处的功耗的功率损耗测量系统及功率损耗测量方法与流程

本公开涉及一种使用被包括在谐波滤波器中的每个元件的阻抗的变化来测量谐波滤波器中的功率损耗的功率损耗测量系统，及其功率损耗测量方法。

背景技术：

高压直流(HVDC)输电指示由发送地点将在发电站处产生的交流电力转换为直流电力以传输该直流电力并且然后由接收地点将该直流电力再次转换为交流电力以进行供电的电力传输方法。HVDC输电可以通过电压增加来使能有效的和经济的电力传输，这是交流输电的优点。此外，HVDC输电可以克服交流输电的许多限制。

在这样的HVDC输电中，本质在于将交流电力转换为直流电力并且然后将直流电力转换为交流电力。然而，由于在转换期间负载和开关的特性发生了谐波，并且因此，谐波滤波器被普遍地使用以防止谐波的有害影响。

谐波滤波器的一般配置如图1所示。

参考图1，谐波滤波器包括至少一个电感器、至少一个电容器以及至少一个电阻器。

按照惯例，为测量发生在谐波滤波器处的功率损耗，电压和电流在谐波滤波器的接收器中布置的气体绝缘开关装置(GIS)10中被测量。即，发生在谐波滤波器处的功率损耗按照惯例使用由谐波滤波器的接收器所测量的电流值和电压值来计算。

然而，用于在谐波滤波器中测量功率损耗的现有系统的目的主要在于测量电压和电流，而不是功率损耗本身。此外，难于根据温度和频率中的实时改变来测量功率损耗，这是因为根据温度和频率的改变的阻抗变化是不知道的。此 外，每个元件的功率损耗不能被测量，并且根据电压和电流中的改变的阻抗变化是不知道的，以使得它们不能在系统设计中所反映。

技术实现要素：

本公开被提供以解决上述的缺点，并且涉及功率损耗测量系统，该功率损耗测量系统基于谐波元件的每个元件的阻抗的变化来测量谐波滤波器中的损耗，以及其功率损耗测量方法。

根据本公开的一个实施例，提供了一种用于测量在高压直流(HVDC)输电系统中包括的谐波滤波器中的功率损耗的功率损耗测量系统，所述功率损耗测量系统包括：包括多个元件的所述谐波滤波器；感测所述多个元件的阻抗的变化的监视传感器单元；以及使用所述多个元件的阻抗的变化量来获得所述谐波滤波器中的功率损耗的控制器。

所述多个元件可以包括至少一个电阻器、至少一个电容器以及至少一个电感器；所述监视传感器单元可以感测所述至少一个电感器、所述至少一个电容器以及所述至少一个电阻器的每个的阻抗的变化；以及所述控制器基于所述至少一个电感器、所述至少一个电容器以及所述至少一个电阻器的每个的阻抗的变化量可以获得在所述至少一个电感器、所述至少一个电容器以及所述至少一个电阻器的每个中发生的功率损耗。

监视传感器单元可以使用至少一个电感器、至少一个电容器、以及至少一个电阻器的每个的阻抗值(其由所述监视传感器单元所感测)以及所述至少一个电感器、所述至少一个电容器以及所述至少一个电阻器的每个的初始阻抗值，来获得阻抗的变化量。

所述多个元件的阻抗由于所述多个元件的频率的改变以及温度的改变的至少一个可以被改变。

所述控制器使用所述多个元件的每个的阻抗的变化以及所述多个元件的每个的额定电流和额定电压的至少一个可以获得所述谐波滤波器中的功率损耗。

所述多个元件的每个的所述额定电压可以是固定值。

所述控制器可以包括与服务器进行通信的通信模块，基于所述多个元件的每个的阻抗的变化量来计算所述多个元件的每个中的功率损耗量以及所述谐波滤波器中的功率损耗量的至少一个，并且通过所述通信模块将所述多个元件的每个中的功率损耗量以及所述谐波滤波器中的功率损耗量的至少一个发送至所述服务器。

所述监视传感器单元可以包括与服务器进行通信的通信模块，并且通过所述通信模块将所述多个元件的每个的阻抗的变化量发送至所述服务器。

所述功率损耗测量系统还可以包括存储设备，其中，所述控制器在所述存储设备中存储所述多个元件的每个的初始阻抗值、所述多个元件的每个的阻抗的变化量、在所述多个元件的每个中发生的功率损耗量以及在所述谐波滤波器中发生的功率损耗量的至少一个。

监视感测器单元可以感测多个元件的每个的阻抗值并且将感测到的多个元件的每个的阻抗值发送至控制器，并且控制器基于接收到的多个元件的每个的阻抗值可以计算多个元件的每个的阻抗的变化量。

根据本公开的另一个方面，提供了一种用于测量在高压直流(HVDC)输电系统中包括的谐波滤波器中的功率损耗的功率损耗测量系统的功率损耗测量方法，所述功率损耗测量方法包括：感测在所述谐波滤波器中包括的多个元件的阻抗值；获得所述多个元件的阻抗的变化；以及使用所述多个元件的阻抗的变化量来获得所述谐波滤波器中的功率损耗。

多个元件可以包括至少一个电阻器、至少一个电容器以及至少一个电感器；获得多个元件的阻抗的变化可以包括计算至少一个电感器、至少一个电容器以及至少一个电阻器的每个的阻抗的变化；并且获得谐波滤波器中的功率损耗可以包括基于至少一个电感器、至少一个电容器以及至少一个电阻器的每个的阻抗的变化量来计算在至少一个电感器、至少一个电容器以及至少一个电阻器的每个中发生的功率损耗。

附图说明

图1是说明测量现有谐波滤波器中的功率损耗的方法的图。

图2是根据本公开实施例的说明功率损耗测量系统的配置的框图。

图3是根据本公开实施例的说明功率损耗测量系统的功率损耗测量方法的流程图。

图4是根据本公开实施例的测量被包括在谐波滤波器中的每个元件的功率损耗的方法的解释图。

图5是根据本公开实施例的将数据发送至服务器的方法的解释图。

具体实施方式

本发明将参考附图进行更全面地描述，在附图中本发明的示例性实施例被示出。在附图中(甚至在不同的附图中)相似的参考数字表示相似的元素。贯穿附图和详细描述，除非另有描述，相同的附图参考数字被理解为是指相同的元素、特征和结构。在下面，术语“模块”和“单元”被用于描述的方便，而不是用于元素的区别或不同。以下，在描述本发明中，当考虑到其描述掩盖本发明的要点时，那些本领域的技术人员所熟知的结构或有关功能的详细描述将被省略。本发明在下文中参考附图进行更全面地描述，在附图中本发明的示例性实施例被示出。然而，本发明可以以许多不同的形式体现，并且不应该被解释为限定于在此阐述的实施例。但是，应该理解的是，不存在将本发明限定于特殊形式的公开的意图，但是相反，本发明是要覆盖落入由权利要求所限定的本发明的保护范围和精神内的修改、等价和替代。

图2是根据本公开实施例的说明功率损耗测量系统的框图。

参考图2，根据本公开的功率损耗测量系统10可以包括谐波滤波器100、监视传感器200、控制器300以及存储设备400。

谐波滤波器100可以去除发生在高压直流(HVDC)系统中的谐波。具体而 言，在HVDC输电方法中，晶闸管转换器被用来将直流电力转换为交流电力，并且谐波由于控制相位的晶闸管转换器的特性而在转换期间发生。此外，谐波滤波器100可以去除发生在转换期间的谐波。

谐波滤波器100可以包含多个元件。具体而言，谐波滤波器100可以包括电容元件、电感元件以及电阻器，并且当交流电力被整流时可以去除n次谐波。

电容器可以被用作电容元件，并且电感器可以被用作电感元件。

在HVDC系统的收发器中安装的谐波滤波器100可以去除当交流电力转换为直流电力时发生的谐波。此外，在HVDC系统的接收器中安装的谐波滤波器100可以去除当直流电力转换为交流电力时发生的谐波。此外，谐波滤波器100可以通过向HVDC系统供应无功电力来改善功率因数。

监视传感器单元200可以感测多个装置的阻抗的变化。具体而言，监视传感器单元200可以包括多个监视传感器，其对应于被包括在谐波滤波器100中的一个或多个电容元件、一个或多个电感元件以及一个或多个电阻器的数量，并且可以感测被包括在谐波滤波器100中的一个或多个电容元件、一个或多个电感元件以及一个或多个电阻器的每个的阻抗值。此外，多个监视传感器使用感测到的阻抗值来获得阻抗的变化量，并且将获得的阻抗的变化量发送至控制器300。在这种情况下，每个监视传感器可以基于在特定条件中每个电容元件、电感元件以及电阻器具有的初始阻抗值来计算阻抗的变化量。

每个监视传感器可以包括用于感测元件的阻抗的感测模块、用于计算元件的阻抗的变化量的计算模块、用于将计算出的阻抗的变化量发送至控制器300的通信模块。

同时，在上述实施例中被包括在监视传感器单元200中的多个监视传感器的每个计算阻抗的变化量，但本公开的方面不限于此。具体而言，多个监视传感器的每个可以包括用于感测元件的阻抗值的感测部件以及用于将感测到的阻抗值发送至控制器300的通信部件，并且阻抗的变化量可以由控制器300计算。

控制器300可以测量多个元件的阻抗的变化量。具体而言，当从监视传感 器单元200接收关于多个元件的每个元件的阻抗值的信息时，控制器300可以使用接收到的信息来计算阻抗的变化量。更具体而言，控制器300在存储设备400中存储每个电容元件、电感元件或电阻器在特定条件下具有的初始阻抗值。然后，控制器300将接收到的阻抗值与存储的初始阻抗值进行比较来计算每个元件的阻抗的变化量。

此外，基于每个元件的阻抗的变化量，控制器300可以计算在谐波滤波器300处发生的功率损耗。具体而言，通过基于计算出的被包括在谐波滤波器100中的每个元件的阻抗的变化量而计算发生在每个元件中的功率损耗的变化，控制器300可以计算发生在谐波滤波器100中的功率损耗的变化量。此外，通过基于来自监视传感器单元200的接收到的每个元件的阻抗的变化而计算发生在每个元件中的功率损耗的变化量，控制器300可以计算发生在谐波滤波器100中的全部功率损耗的变化量。

存储设备400是在控制器300的控制之下，并且可以存储以下的至少一个：在谐波滤波器100中包括的每个元件的初始阻抗值，阻抗的变化量，发生在每个元件中的功率损耗的量，以及发生在谐波滤波器100中的全部功率损耗的量。

图3是根据本公开实施例的说明功率损耗测量系统的功率损耗测量方法的流程图。

参考图3，根据本公开实施例的功率损耗测量系统的功率损耗测量方法可以包括测量多个元件的阻抗(s310)，基于多个元件的阻抗的变化量来计算谐波滤波器中的功率损耗(S330)，以及存储数据(S350)。

参考图4详细描述了在步骤310中测量多个元件的阻抗。

图4是根据本公开实施例的测量在谐波滤波器中包括的每个元件中的功率损耗的方法的解释图。

参考图4，谐波滤波器100可以包括多个元件。具体而言，如图4所示，谐波滤波器100可以包括多个电容器C1、C2和C3，多个电感器L1、L2和L3，以及多个电阻器R1、R2和R3，并且可以通过使用电容器、电感器以及电阻器 的组合来去除等于高于参考水平的谐波。同时，图4示出了包括三个电容器、三个电感器以及三个电阻器的谐波滤波器，但是本公开的方面不限于此。即，本公开的谐波滤波器可以是通过使用至少一个电容器、至少一个电感器以及至少一个电阻器的各种组合而能够去除谐波的任一过滤器。

同时，多个电容器C1、C2和C3，多个电感器L1、L2和L3，以及多个电阻器R1、R2和R3分别具有阻抗值，并且阻抗值能够被改变。具体而言，阻抗值可以根据电压或电流频率而改变。此外，如果存在温度的改变，则阻抗值可以根据元件的特性而改变。

同时，每个元件的功率损耗可以使用频率和温度、电压值、电流值的改变而计算。然而，这些值经常改变，所以其准确的测量结果很难获得。然而，如在本公开中所提出的，如果其中发生功率损耗的每个元件的阻抗的变化量，则计算功率损耗是可能的。

在监视传感器单元200中包括的多个传感器210、220、230、240、250、260、270、280、290可以分别测量多个电阻器R1、R2和R3、多个电容器C1、C2和C3的阻抗以及多个电感器L1、L2和L3的阻抗。此外，多个传感器210、220、230、240、250、260、270、280和290不仅感测多个元件的每个的阻抗的变化量，而且还感测施加至多个元件的每个的电压和电流以及多个元件的每个的温度和频率，以使得控制器300可以被使能以基于每个元件的组合来监视其电压和电流，并且提高功率损耗的计算中的准确性。然而，在本公开中所提出的功率损耗测量方法中，仅仅基于阻抗值的改变来测量每个元件中的功率损耗是可能的，并且因此，测量电压和电流是不必要的。

阻抗的变化量可以是元件的初始阻抗值与当前阻抗值之间的差值。具体而言，多个传感器210、220、230、240、250、260、270、280和290可以存储相应元件的初始阻抗值。在此，初始阻抗值可以是元件在基本条件(基本频率、基本温度、基本电压以及基本电流)中具有的阻抗值。此外，多个传感器210、220、230、240、250、260、270、280和290可以通过感测相应元件的阻抗值以 及将感测到的阻抗值与相应元件的初始阻抗值进行比较来计算阻抗的变化量。

同时，在不存储用于阻抗变化的计算的初始阻抗值情况下，多个传感器210、220、230、240、250、260、270、280和290可以将由多个元件测量的阻抗值发送至控制器300。在这种情况下，控制器300可以计算阻抗的变化量。可选地，在不由控制器300计算阻抗的变化量的情况下，由多个元件测量的阻抗值可以被用来计算每个元件中的功率损耗。

多个传感器210、220、230、240、250、260、270、280和290的每个可以包括用于存储对应元件的初始阻抗值的存储模块，以及用于计算对应元件的阻抗的变化量的计算模块。此外，多个传感器210、220、230、240、250、260、270、280和290的每个可以包括用于发送每个元件的阻抗值或阻抗的变化量的通信模块。

使用多个元件的阻抗的变化，控制器300可以计算谐波滤波器中的功率损耗。具体而言，使用从多个传感器210、220、230、240、250、260、270、280和290发送的每个元件的阻抗的变化量，控制器300可以计算每个元件中的功率损耗的变化量。每个元件的功率损耗量可以按以下公式计算：

功率损耗的变化[ΔW]＝ΔZ*I^2

根据系统的额定电流，每个元件的电流值I是固定值。因此，使用固定的电流值I以及阻抗的变化值ΔZ，可以测量元件中的功率损耗的变化。

即，控制器300可以通过使用多个元件(电容器C1、C2和C3、电感器L1、L2和L3以及电阻器R1、R2和R3)的每个的阻抗的变化量以及额定电流值来计算多个元件(电容器C1、C2和C3、电感器L1、L2和L3以及电阻器R1、R2和R3)的每个中的功率损耗量的变化ΔW。

此外，根据系统的额定电压，每个元件的电压值v是固定值。因此，电流值I可以使用每个元件中的固定电压值v以及阻抗值来计算，并且每个元件中的功率损耗的变化量ΔW可以使用电流值I以及阻抗的变化量ΔZ来计算。

此外，每个元件中的功率损耗的变化可以按以下公式计算：

功率损耗的变化[ΔW]＝V^2/ΔZ

根据系统的额定电压，每个元件的电压值v是固定值，并且每个元件中的功率损耗的变化量ΔW可以使用固定电压值v以及阻抗的变化量ΔZ来计算。

此外，使用多个元件(电容器C1、C2和C3、电感器L1、L2和L3以及电阻器R1、R2和R3)的每个的额定电压以及阻抗的变化，控制器300可以计算每个元件中的功率损耗的变化量ΔW。

此外，使用每个元件中的功率损耗的变化ΔW，控制器300可以计算发生在谐波滤波器100中的全部功率损耗的变化量。

同时，在本实施例中，功率损耗的变化量ΔW使用阻抗的变化量ΔZ来计算，因此在本实施例中所计算的功率损耗的变化量ΔW可以是从发生在基本条件(基本频率、基本温度、基本电压以及基本电流)中的功率损耗量改变的功率损耗量。

同时，本实施例是其中控制器300基于每个元件中的阻抗的变化量(其从多个传感器210、220、230、240、250、260、270、280和290的每个所接收)而计算每个元件中的功率损耗的变化量的情况，但本公开的方面不限于此。例如，多个传感器210、220、230、240、250、260、270、280和290可以感测多个元件的每个的阻抗值，并且将感测到的阻抗值发送至控制器300，并且然后控制器300可以通过使用每个元件的初始阻抗值来计算每个元件的阻抗的变化量，其存储在存储设备400中，并且可以通过使用每个元件的计算出的阻抗变化量以及额定电压来计算每个元件中的功率损耗的变化量。

同时，基于多个元件的每个的阻抗，控制器300可以计算谐波滤波器中的功率损耗。具体而言，基于从多个传感器210、220、230、240、250、260、270、280和290发送的多个元件的每个的阻抗值，控制器300可以计算多个元件的每个中的功率损耗量。每个元件中的功率损耗量可以按以下公式计算：

功率损耗[W]＝|Z|*I^2

此外，每个元件中的功率损耗可以按以下公式计算：

功率损耗[W]＝V^2/|Z|

计算出的功率损耗W可以是功率损耗的加强量。具体而言，本实施例中功率损耗W使用阻抗的大小|Z|来计算，因此功率损耗W可以是发生在多个元件的每个中的功率损耗的绝对值。

此外，使用每个元件中的功率损耗量，控制器300可以计算发生在整个谐波滤波器100中的功率损耗。

同时，控制器300可以在存储设备400中存储计算出的数据。具体而言，控制器300可以在存储设备400中存储以下的至少一个：每个元件的电压值、每个元件的电流值、每个元件的温度、每个元件的频率、每个元件的阻抗值、每个元件的阻抗的变化量、每个元件的功率损耗量以及每个元件中的功率损耗的变化量，其中上述数据项从监视传感器单元200发送。此外，控制器300可以在存储设备400中存储时间信息，其包括以下的至少一个测量结果：每个元件的电压值，每个元件的电流值，每个元件的温度，每个元件的频率，每个元件的阻抗值、每个元件的阻抗的变化量、每个元件的功率损耗量以及每个元件中的功率损耗的变化。此外，所存储的数据可用于监视多个元件以及设计系统。

图5是根据本公开实施例的将数据发送至服务器的方法的解释图。

参考图5A，通过嵌入式通信模块、控制器300可以将以下至少一个发送至服务器500：每个元件的电压值、每个元件的电流值，每个元件的温度，每个元件的频率，每个元件的阻抗值、每个元件的阻抗的变化量、每个元件的功率损耗量以及每个元件中的功率损耗的变化量，其中电压值、电流值、温度、频率、阻抗值以及阻抗的变化量从在监视传感器单元200中包括的多个元件被发送，并且每个元件中的功率损耗量以及每个元件中的功率损耗的变化量由功率损耗计算模块计算。在此，服务器500可以是在HVDC系统中提供电力的公司的服务器或通过HVDC系统管理所提供的电力的运营商的服务器。这样的运营商或公司可以基于从控制器300接收到的信息来监视在谐波滤波器的每个元件中发生的功率损耗。

图5b是其中监视传感器单元与服务器在没有控制器计算功率损耗的过程的情况下直接进行相互通信的示例的解释的图。

参考图5b，监视传感器单元200的每个传感器可以不仅仅包括阻抗感测模块，而且还包括通信模块。此外，监视传感器单元200的每个传感器可以直接与服务器500进行通信。具体而言，使用通信模块，监视传感器单元200可以将以下至少一个发送至服务器500：每个元件的电压值、电流值、温度、频率、阻抗值以及每个元件中的阻抗的变化量。

服务器500可以通过通信器410接收来自监视传感器单元200的数据。基于所接收到的数据，服务器500的控制器420可以计算每个元件中的功率损耗量、每个元件中的功率损耗的变化量、谐波滤波器中的功率损耗量、谐波滤波器中的功率损耗的变化量。

同时，服务器500可以包括显示器(未示出)，并且服务器500可以通过显示器(未示出)输出以下至少一个：每个元件的电压值、每个元件的电流值，每个元件的温度，每个元件的阻抗值、每个元件的阻抗的变化量、每个元件中的功率损耗、每个元件中的功率损耗的变化量、谐波滤波器中的功率损耗、谐波滤波器中的功率损耗的变化。

如上所述，根据本公开实施例的功率损耗测量系统不测量谐波滤波器中的全部功率损耗，而是测量谐波滤波器的每个元件中的功率损耗，使得其使能功率损耗的准确监视并且在设计谐波滤波器的规格和配置中反映监视结果。

此外，根据本公开实施例的功率损耗测量系统根据所施加的电压、电流、温度和频率能够精确地测量有关阻抗变化的功率损耗。

此外，根据本公开实施例的功率损耗测量系统通过测量每个元件的阻抗的变化量来测量功率损耗量，并且因而其比其中通过测量每个元件的电流值和电压值来测量功率的情况容易测量功率损耗量。

同时，控制器300是一般地负责控制装置的配置，并且可以与中央处理单元(CPU)、微处理器以及处理器相同。

上面所描述的方法和/或操作可以被记录、储存或固定在包括要由计算机执行的程序指令以引起处理器执行或完成程序指令的一个或多个计算机可读的存储介质中。介质还可以包括单独或与程序指令组合、数据文件、数据结构，等等。计算机可读存储介质的示例包括硬盘驱动器(HDD)、固态硬盘(SSD)、硅磁盘驱动器(SDD)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘、磁带、软盘、光学数据存储装置以及载波(例如，互联网上的传输)。此外，计算机还可以包括终端的控制器180。因此，上面的描述不应该被理解为有限的范围中，但其应该被视为示例。本公开的保护范围应该由下面的权利要求的合理解释来确定，并且本公开将覆盖落入如由权利要求所限定的本发明的范围和精神内的所有修改、等同物和替代物。