专利名称：用于交流滤波器保护的谐波测量方法
技术领域：
本发明涉及一种用于交流滤波器保护的谐波测量方法。
背景技术：
在目前的直流输电工程中，为防止交流整流和直流逆变所产生的各次谐波对交流系统供电质量的影响，一般在交流侧都要设置不同谐振频率的滤波器，用来滤除交直流变换过程中产生的各次谐波，滤波器在系统中的位置如图1所示。流过滤波器中电感电流的测量位置如图2所示。滤波器中的电感，对相同幅值、不同频率的各次谐波电流有着不同的热容系数，为防止电感在谐波电流较大的情况下因发热而损坏，就要比较精确地测量出流过电感的各次谐波电流的发热量总和。在微机保护装置中通常的做法是提高采样频率和数据存放区，精确计算出电流中各次谐波电流的含量，分别乘以各次谐波的热容系数， 得到一个总的发热量值，计算公式为Q=Σn=150i12+k2*i22+k3*i32+...+k50*i502,]]>其中kn为某次谐波的热容系数。这种方法存在的主要问题是需要把装置的采样频率大幅度提升，使得装置成本成倍提高；同时，为计算电流中的各次谐波含量，需要大量占用CPU的处理时间。
发明内容
为克服现有方法存在的问题，本发明目的在于提出一种用于交流滤波器保护的谐波测量技术方法，利用较为简单可靠硬件电路的计算方案，在不提高硬件成本的基础上，利用直流系统工程中的运行经验，较为精确地测量出各次谐波电流的热效应总和，防止电感在运行过程中的损坏，提高了系统运行的可靠性。
为实现上述目的，本发明的技术方案是一种用于交流滤波器保护的谐波测量方法，该方法的步骤是将流过滤波器的电流经过TA变换后分成两个部分，分别经过两个特性不同的滤波回路，一路经过其对应的滤波回路后直接进入多路转换开关，通过A/D变换器成为数字量，经数字滤波后得到基波电流有效值；另一路经过其对应的滤波回路后再通过有效值计算电路、多路转换开关和A/D变换器后，直接得到各次谐波电流的有效值。
在交直流输电系统运行时，将流过滤波器的二次电流直接进入有效值硬件计算回路装置，计算出各次谐波电流的总和isum=i12+i22+...+i502.]]>装置在依据各次谐波电流的总和isum=i12+i22+...+i502]]>计算各次谐波电流的热效应值时，根据系统的不同运行工况，参照装置内部所设定的已知的每种工况下各次谐波电流所占基波电流的百分数，依照拟合算法，即Q=i12+k2*i22+k3*i32+...+k50*i502]]>=i12+k2*m22*i12+k3*m32*i12+...+k50*m502*i12]]>=i12(1+k2*m22+k3*m32+...+k50*m502)=ksum*isum2]]>=ksum*(i12+m22*i12+m32*i12+...+m502*i12)]]>mn为各次谐波占基波电流的百分数ksum=(1+k2m22+k3m33+..+k50m502)/(1+m22+m32+...+m502)]]>装置可在原有硬件平台的基础上增加了计算各次谐波有效值的硬件电路，省去了由于提高采样频率对硬件成本的提升。回路简单，易于实现；只对原有电路进行简单的改造。对于不同运行情况下各次谐波电流含量不同的问题，可以通过软件对热容系数进行修正，保证发热量计算的精确性。对于流过滤波器的基波电流，可以通过原来的电路进行计算。
在取得流过滤波器的基波电流和各次谐波电流有效值以后，通过计算可以得到除基波以外的电流谐波有效值。经过装置内部软件的运算和修正，可以较为精确地计算出各次谐波流过滤波器所产生的发热量，在条件允许的情况下发出跳闸或报警信息，防止滤波器因为谐波过流导致温度过高而损坏。
本发明采用了硬件电路对流过滤波器的谐波电流有效值进行计算，通过软件修正的方法保证发热量计算的准确性，满足了直流输电工程对滤波器保护的要求，方法简单，容易实现。
图1为滤波器在交流系统中的位置；图2为滤波器中电感电流的测量位置；图3为谐波电流测量回路硬件电路原理图。
具体实施例方式
本发明提供了一种在交直流供电系统运行条件下，较为精确地测量出流过滤波器的各次谐波电流在电感上产生的总热量的计算方法，计算公式为Q=ksum*isum2,]]>保障滤波器元件不受损坏，提高了系统稳定运行的可靠性。对于由谐波含量过多造成的滤波器过热有较高的使用价值。
本发明中对谐波电流检测的硬件电路原理如图3所示流过滤波器的电流经过TA变换后分成两个部分，分别经过两个特性不同的滤波回路后，一路直接进入多路转换开关，通过A/D变换器成为数字量，经数字滤波后得到基波电流有效值；另外一路通过有效值计算电路、多路转换开关和A/D变换器后，直接得到各次谐波电流的有效值。
本发明的具体实现方法是在交直流输电系统运行时，流过滤波器的二次电流直接进入有效值计算回路，通过硬件回路计算出各次谐波电流的总和isum=i12+i22+...+i502;]]>装置在计算各次谐波电流的热效应值时，根据系统的不同运行工况，参照装置内部所设定的工程经验参数(每种工况下各次谐波电流所占基波电流的百分数为已知)，依照拟合算法，即Q=i12+k2*i22+k3*i32+...+k50*i502]]>=i12+k2*m22*i12+k3*m32*i12+...+k50*m502*i12]]>=i12(1+k2*m22+k3*m32+...+k50*m502)=ksum*isum2]]>=ksum*(i12+m22*i12+m32*i12+...+m502*i12)]]>mn为各次谐波占基波电流的百分数可以得到ksum=(1+k2m22+k3m32+..+k50m502)/(1+m22+m32+...+m502)]]>由于kn为已知量，mn在不同的工况下的参数事先可以得到，就能在已知isum的情况下较为精确地测量出谐波电流的热效应值，从而得到发热对保护装置的实际影响，保障滤波器元件不会因为过热而损坏，提高了系统稳定运行的可靠性。
最后所应说明的是以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种用于交流滤波器保护的谐波测量方法，其特征在于，该方法的步骤是将流过滤波器的电流经过TA变换后分成两个部分，分别经过两个特性不同的滤波回路，一路经过其对应的滤波回路后直接进入多路转换开关，通过A/D变换器成为数字量，经数字滤波后得到基波电流有效值；另一路经过其对应的滤波回路后再通过有效值计算电路、多路转换开关和A/D变换器后，直接得到各次谐波电流的有效值。
2.根据权利要求1所述的用于交流滤波器保护的谐波测量方法，其特征在于，在交直流输电系统运行时，将流过滤波器的二次电流直接进入有效值硬件计算回路装置，计算出各次谐波电流的总和isum=i12+i22+...+i502.]]>
3.根据权利要求2所述的用于交流滤波器保护的谐波测量方法，其特征在于，装置在依据各次谐波电流的总和isum=i12+i22+...+i502]]>计算各次谐波电流的热效应值时，根据系统的不同运行工况，参照装置内部所设定的已知的每种工况下各次谐波电流所占基波电流的百分数，依照拟合算法，即Q=i12+k2*i22+k3*i32+...+k50*i502]]>=i12+k2*m22*i12+k3*m32*i12+...+k50*m502*i12]]>=i12(1+k2*m22+k3*m32+...+k50*m502)=ksum*isum2]]>=ksum*(i12+m22*i12+m32*i12+...+m502*i12)]]>mn为各次谐波占基波电流的百分数ksum=(1+k2m22+k3m32+..+k50m502)/(1+m22+m32+...+m502)]]>
全文摘要
本发明涉及一种用于交流滤波器保护的谐波测量方法。该方法的步骤是将流过滤波器的电流经过TA变换后分成两个部分，分别经过两个特性不同的滤波回路，一路经过其对应的滤波回路后直接进入多路转换开关，通过A/D变换器成为数字量，经数字滤波后得到基波电流有效值；另一路经过其对应的滤波回路后再通过有效值计算电路、多路转换开关和A/D变换器后，直接得到各次谐波电流的有效值。本发明采用了硬件电路对流过滤波器的谐波电流有效值进行计算，通过软件修正的方法保证发热量计算的准确性，满足了直流输电工程对滤波器保护的要求，方法简单，容易实现。
文档编号H02J3/01GK1881729SQ20051001769
公开日2006年12月20日 申请日期2005年6月15日 优先权日2005年6月15日
发明者张振华, 孙东雷, 张爱玲 申请人:许继集团有限公司, 许继电气股份有限公司