一种交流滤波器损耗的评价方法及系统与流程

本发明涉及一种滤波器损耗评价方法及系统，特别是关于一种在高压直流工程中应用的交流滤波器损耗的评价方法及系统。

背景技术：

随着高压直流技术应用的日趋普及，降低设计损耗也逐步成为设计人员关注的焦点。减少交流滤波器的设计损耗也成为减少换流站设计损耗的关键一环。目前，常规交流滤波器损耗的计算方法复杂且非常繁琐，需对每一个元件上流过的不同频率(多至60次)电压电流进行计算，同时需厂家先对相关设备进行设计，提供损耗相关参数，该过程虽然精细，但滤波器设计是一个需不断反复调整的过程，如每次设计结果均按上述方法进行损耗计算，会大大增加设计周期且缺乏实际意义。

此外，按照常规损耗的计算方法，包含谐波损耗和基波损耗。对于谐波损耗，由于直流系统运行方式多变、阀制造工艺有别等众多因素，所产生及涉及的谐波是一个不稳定的因素，在实际运行中常有较大的波动。通过理论计算所得到的谐波通常为包络值且无法准确表征实时从流过交流滤波器各元件的谐波电压与谐波电流。由于在计算中难以准确表征这些谐波的波动，谐波损耗的计算具有极大不准确性，使交流滤波器损耗值远远大于实测损耗值。因此在设计阶段不具有较强的实用意义。

同时，电容与电感的损耗通常与制造工艺有关，且按照一般交流滤波器设计流程，通常不会成为造成损耗过大的关键性因素。而电阻的损耗主要依赖于流过其上的电流，在交流滤波器设计不当的案例中，电阻损耗往往成为造成损耗过大的关键性因素。因此，考核电阻损耗在初步设计阶段显得尤为重要。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种交流滤波器损耗的评价方法及系统，其有效解决交流滤波器损耗计算复杂、耗时长等问题，加快交流滤波器设计的迭代速度，提高交流滤波器设计的效率，避免了设计阶段谐波损耗计算的不准确性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种交流滤波器损耗的评价方法，其包括以下步骤：1)根据预先设定的交流滤波器用的基本参数，得到交流滤波器跨接电阻的基频电流；2)通过基频电流与交流滤波器用的基本参数得到交流滤波器跨接电阻的基频损耗；3)根据换流站数量和交流滤波器数量，通过基频损耗得到交流滤波器损耗的初评指标；4)根据交流滤波器损耗的初评指标对交流滤波器损耗进行评价。

进一步，所述步骤1)中，交流滤波器用的基本参数包括交流滤波器所连交流母线电压、交流系统频率、交流滤波器电容值、交流滤波器电感值和交流滤波器电阻值。

进一步，所述步骤2)中，交流滤波器用的基本参数为交流滤波器电阻值。

进一步，所述交流滤波器跨接电阻的基频损耗＝基频电流²×交流滤波器电阻值r。

进一步，所述步骤3)中，交流滤波器损耗的初评指标为：

交流滤波器损耗的初评指标＝交流滤波器跨接电阻的基频损耗×3(相)×交流滤波器数量×换流站数量。

进一步，所述步骤4)中，评价方法为：若初评指标值小于等于预先设定的交流滤波器损耗要求值，则该交流滤波器损耗可接受；若初评指标值大于先设定的交流滤波器损耗要求值，则该交流滤波器损耗不能被接受，需要对该交流滤波器进行重新设计。

一种交流滤波器损耗的评价系统，其包括基频电流获取模块、基频损耗获取模块、初评指标模块和评价模块；所述基频电流获取模块根据预先设定的交流滤波器用的基本参数，得到交流滤波器跨接电阻的基频电流；所述基频损耗获取模块通过基频电流与交流滤波器用的基本参数得到交流滤波器跨接电阻的基频损耗；所述初评指标模块根据换流站数量和交流滤波器数量，通过基频损耗得到交流滤波器损耗的初评指标；所述评价模块根据交流滤波器损耗的初评指标对交流滤波器损耗进行评价。

进一步，所述基频损耗获取模块中，所述交流滤波器跨接电阻的基频损耗＝基频电流²×交流滤波器电阻值r。

进一步，所述初评指标模块中，所述交流滤波器损耗的初评指标＝交流滤波器跨接电阻的基频损耗×3(相)×交流滤波器数量×换流站数量。

进一步，所述评价模块中，若初评指标值小于等于预先设定的交流滤波器损耗要求值，则该交流滤波器损耗可接受；若初评指标值大于先设定的交流滤波器损耗要求值，则该交流滤波器损耗不能被接受，需要对该交流滤波器进行重新设计。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明结合换流站数目与滤波器数目，以全站交流滤波器组跨接电阻r的基频损耗作为交流滤波器总损耗的初评指标，该方案可有效解决交流滤波器损耗计算复杂、耗时长等问题，加快交流滤波器设计的迭代速度，提高交流滤波器设计的效率，避免了设计阶段谐波损耗计算的不准确性。2、本发明的初评指标仅需计算与跨接电阻相关的损耗值，省去了谐波计算与电容、电感元件的损耗计算，简化了设计过程。3、本发明提供的初评指标，能够加快在设计阶段判断损耗指标是否导致交流滤波器设计不合理的过程，缩短了设计周期，提高了设计效率。4、本发明的初评指标规避了由于运行方式等不确定因素导致的谐波损耗计算不准确等问题，而采用具有较高准确性的基频值来初步评价滤波器的损耗，提高滤波器设计的效率，且为损耗的估算提供了一个较为准确的指标。5、本发明能够通过几个基础的参数进行快速计算，对交流滤波器的损耗进行初步评价，用以初步估计交流滤波器的设计是否能够满足标书的损耗要求，减少由于损耗计算导致滤波器设计周期增长(损耗计算与滤波器设计的反馈)，大大缩短设计周期。

附图说明

图1是本发明实施例中的双调谐交流滤波器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明提供一种交流滤波器损耗的评价方法，其包括以下步骤：

1)根据预先设定的交流滤波器用的基本参数，得到交流滤波器跨接电阻的基频电流；

交流滤波器用的基本参数包括交流滤波器所连交流母线电压u、交流系统频率f、交流滤波器电容值c、交流滤波器电感值l和交流滤波器电阻值r等。

2)通过基频电流与交流滤波器用的基本参数得到交流滤波器跨接电阻的基频损耗；

其中，交流滤波器用的基本参数为交流滤波器电阻值r；

交流滤波器跨接电阻的基频损耗＝基频电流²×交流滤波器电阻值r。

3)根据换流站数量和交流滤波器数量，通过基频损耗得到交流滤波器损耗的初评指标；

交流滤波器损耗的初评指标＝交流滤波器跨接电阻的基频损耗×3(相)×交流滤波器数量×换流站数量；

初评指标主要表征由流过跨接电阻的基频电流在其上产生的损耗。因此，该初评指标与谐波无关，即不随运行方式、阀制造工艺等不确定因素而变化，只要上述参数确定，该初评指标值即可确定。

4)根据交流滤波器损耗的初评指标对交流滤波器损耗进行评价；

若初评指标值小于等于预先设定的交流滤波器损耗要求值，则该交流滤波器损耗可以接受；若初评指标值大于先设定的交流滤波器损耗要求值，则该交流滤波器损耗不能被接受，需要对该交流滤波器进行重新设计。

本发明还提供一种交流滤波器损耗的评价系统，其包括基频电流获取模块、基频损耗获取模块、初评指标模块和评价模块；

基频电流获取模块根据预先设定的交流滤波器用的基本参数，得到交流滤波器跨接电阻的基频电流；

基频损耗获取模块通过基频电流与交流滤波器用的基本参数得到交流滤波器跨接电阻的基频损耗；

初评指标模块根据换流站数量和交流滤波器数量，通过基频损耗得到交流滤波器损耗的初评指标；

评价模块根据交流滤波器损耗的初评指标对交流滤波器损耗进行评价。

上述实施例中，在基频损耗获取模块中，交流滤波器跨接电阻的基频损耗＝基频电流²×交流滤波器电阻值r。

上述各实施例中，在初评指标模块中，交流滤波器损耗的初评指标＝交流滤波器跨接电阻的基频损耗×3(相)×交流滤波器数量×换流站数量。

上述各实施例中，在评价模块中，若初评指标值小于等于预先设定的交流滤波器损耗要求值，则该交流滤波器损耗可接受；若初评指标值大于先设定的交流滤波器损耗要求值，则该交流滤波器损耗不能被接受，需要对该交流滤波器进行重新设计。

实施例：由于交流滤波器涉及双调谐滤波器、三调谐滤波器等多种滤波器，在本实施例中，以双调谐滤波器为例进行说明。

如图1所示，为双调谐交流滤波器拓扑示意图，其连接与交流系统的交流母线上，相关参数如下：

交流系统电压u：400kv，交流系统频率f：50hz，c1：1.17uf，l1：67.2mh,c2：18.65uf,l2:56.5mh,r:800ohm。则交流滤波器跨接电阻的基频电流i为：

式中，w＝2πf；“//”表示两元件的并联；

得到流过跨接电阻r的电流为7.3a。

由此，得到跨接电阻r的基频损耗为：

p＝i²×r＝42.6kw；

该结果为本实施例中一个双调谐滤波器上跨接电阻r的损耗。还需结合滤波器数量与换流站数量得到初评指标。

在一优选例中，共两个换流站，每个换流站每相仅含有该种交流滤波器3台，因此该直流系统中交流滤波器损耗的初评指标p’为：

p’＝42.6kw*3*3*2＝767kw。

在一优选例中，该直流系统对交流滤波器的损耗要求为800kw，初评指标p’远超过损耗要求的20％，因此需对该滤波器进行重新设计。

综上，本发明通过对比初评指标与预先设定的交流滤波器损耗要求的差值对比，来初步评估该滤波器的设计在损耗方面是否满足要求，从而为交流滤波器的设计提供参考。本发明提供的指标能够简洁快速判断损耗指标是否导致交流滤波器设计不合理，省去多方配合与繁琐计算，提高了设计效率。

以上给出一种具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。