换流站交流滤波器的配置与控制功能优化

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浅谈天山±800千伏换流站交流滤波器

内。
无功功率控制（ＲＰＣ）是集成在控制系统内的一个功能。为了控制与交流系统的无功功率交换（Ｑ — Ｃｏｎｔｒｏ１）
或控制交流母线电压（Ｕ — Ｃｏｎｔｒｏ１），ＲＰＣ会投入或切除交流滤波器或并联电容组。如果所控制的量超过预先的
国联网两个方面对我国电力工业的发展起到十分重要施后，无功消耗约为３９８ＭＶａｒ。同时．哈密换流站交流
的作用① 。由于高压直流输电线路两侧的换流装置需要系统具有１４００ＭＶａｒ的无功提供能力。故哈密换流站共
补充大量的无功功率③ ，滤除运行时的大量谐波④ ，提高配置总容量为３８８０ＭＶａｒ的无功功率。具体来说，４小电能质量⑤ ．避免干扰通信系统⑥ ，需要安装相应容量的组ＢＰ１１／ＢＰ１３滤波器，每组容量为２３０ＭＶａｒ：４小组
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流器在运行中产生的注入交流系统的谐波主要为１２
ｋ￣ｌ＝１１，１３，２３，２５ …次特征谐波（ｋ为正整数），此外还
谐波加以抑制，针对已投运的 ±８００ｋＶ天中特高压包含各次非特征谐波。换流器注入交流系统的谐波远
０引言
为４９４０ＭＶａｒ。占双极全压满负荷运行的直流功率
’
随着天中直流工程成功地并网发电和多个直流工８０００ＭＷ的６１．８％：程的建设．特高压直流输电在远距离大容量输电和全

换流站交流滤波器电容器异常分析及改善

换流站交流滤波器电容器异常分析及改善摘要：换流站作为直流输电系统核心组成部分，不管是在整流状态还是逆变状态，其换流器的运行都需要消耗无功功率，同时产生大量谐波，因此每个换流站都需要安装提供容性无功的交流滤波器组。

交流滤波器作为直流输电系统的重要组成部分，其运行工况直接影响着直流输电系统功率传输。

文章结合交流滤波器实际运行经验，对交流滤波器C1电容器不平衡跳闸异常进行分析，总结出交流滤波器C1电容器跳闸故障主要为电容器本体故障和层间放电故障，并对故障原因进行研究分析，提出了故障防治措施，对换流站交流滤波器的安全运行具有现实意义。

关键词：换流站；交流滤波器；C1电容器不平衡电流；层间放电1交流滤波器C1电容器目前交流滤波器C1电容器结构大同小异，一般由4个电容桥臂构成H桥，其中I0为不平衡电流测量CT。

图1 C1电容器组结构电容器的保护主要采用内熔丝保护与交流滤波器不平衡保护相配合。

内熔丝保护相当于电容器元件的熔断器，一旦元件击穿，保护该元件的内熔丝在不到1ms的时间内就快速熔断，并将故障元件与其他完好的并联元件、并联单元及系统隔离，使通过击穿元件的电流迅速降为零。

交流滤波器不平衡电流保护通过测量电容器组的不平衡电流判断电容器组的运行情况，当电容器故障情况达到一定程度时，可以判断出电容器内部的元件故障程度，启动保护告警信号或跳闸。

某换流站统计了2016年至今的交流滤波器C1不平衡异常事件共16起，见表1。

其中4起明确为鸟害引起层间放电跳闸，发生时间为2018年下半年至2019年4月，其特征表象为故障相不平衡计数达到保护系统允许的最大值，其余事件均为单支电容器内元件击穿使容值降低，最终导致C1不平衡电流保护告警或出口跳闸。

表1交流滤波器跳闸事件2换流站交流滤波器C1不平衡异常分析交流滤波器C1不平衡保护作为反映电容器内部故障的主保护，通过获取电容器组的不平衡电流，判断电容器组是否存在故障，当电容器故障情况达到一定程度时，启动保护告警信号或跳闸。

交流滤波器参数

交流滤波器参数摘要：1.交流滤波器简介2.交流滤波器参数的作用3.常见交流滤波器参数4.参数选择与优化5.总结正文：交流滤波器是电力系统中一种重要的无功补偿设备，主要用于改善系统的功率因数，提高电能质量。

滤波器参数对于滤波器性能的优劣具有决定性作用。

本文将详细介绍交流滤波器参数的相关知识。

1.交流滤波器简介交流滤波器是一种用于滤除电力系统中高次谐波的无功补偿设备，通常由电容器、电抗器和电阻器等元件组成。

交流滤波器具有滤波、补偿、抑制谐波等功能，广泛应用于发电、输电、配电等各个环节。

2.交流滤波器参数的作用交流滤波器参数反映了滤波器的基本性能和特点。

主要包括以下几个方面：（1）额定电压：滤波器能够承受的电压有效值。

（2）额定容量：滤波器能够承受的最大容量。

（3）谐波抑制能力：滤波器对高次谐波的抑制能力。

（4）损耗：滤波器在运行过程中产生的有功损耗。

（5）稳定性：滤波器在系统运行过程中保持稳定工作的能力。

3.常见交流滤波器参数常见的交流滤波器参数有：额定电压、额定容量、谐波抑制能力、损耗和稳定性等。

其中，额定电压和额定容量是衡量滤波器承载能力的重要指标；谐波抑制能力决定了滤波器对电力系统谐波的滤除效果；损耗和稳定性则是评价滤波器经济性和可靠性的重要参数。

4.参数选择与优化在选择和优化交流滤波器参数时，应综合考虑系统的实际需求和设备的经济性。

以下是一些建议：（1）根据电力系统的电压、电流和功率因数等参数，合理选择滤波器的额定电压和额定容量。

（2）根据电力系统中存在的谐波成分，选择具有合适谐波抑制能力的滤波器。

（3）在满足系统需求的前提下，尽量选择损耗低、稳定性好的滤波器。

5.总结本文对交流滤波器参数进行了详细介绍，包括参数的作用、常见参数以及参数选择与优化等方面。

交流滤波器优化配置的研究综述

会产生各次谐波，通常在换流站装设滤波器来减少
其进行分段考虑，文献［１３］考虑了谐波源随机性的滤波器统一优化配置，提出了采用机会约束规划模
型解决优化问题，对滤波器的安装地点、组数及参
必要的。
计算，这样无疑会增加滤波器投资，实际上很多现场结果表明这些谐波源具有显著的随机性，各谐波
源的工作时间也是不确定的【１０－１２１。因此有必要对
在特高压输电换流站内，换流器在运行过程中
无源滤波器的阻抗与电网阻抗作用可能会引起谐
波的放大，甚至发生并联谐振，直接危害电网的安
科
学
技
术
与
工
程
１３卷
无源滤波器包含电阻、电容以及电感元件，是
由它们组合构成的。其优点是电路比较简单、运行可靠、不需要直流电源供电。缺点是容易发生失谐，负载效应比较明显。在一些特定的频率下，
⑥
２０１３Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
机电技术
交流滤波器优化配置的研究综述
张文豪潘文霞柯联锦
（河海大学能源与电气学院，南京２１００００）
摘
要配置交流滤波器能够有效控制电网中谐波含量。考虑到交流滤波器配置的经济性问题，对滤波器进行优化配置研

±800kV向上直流换流站交流滤波器的配置与控制

±800kV向上直流换流站交流滤波器的配置与控制
邓艳平;杨秀;张美霞;潘爱强
【期刊名称】《高压电器》
【年(卷),期】2017(53)2
【摘要】换流站交流滤波器的配置与投切方案是特高压直流输电系统设计的重要组成部分。

文中介绍了向家坝—上海±800 kV特高压直流输电工程奉贤换流站交流滤波器配置方案,根据向家坝—上海直流工程奉贤换流站无功需求特点,结合受端交流系统,从交流母线电压控制、滤波要求和容量选择方面进行换流站交流滤波器的配置,并分析了其投切策略。

通过校核计算和PSCAD仿真,验证了滤波器的配置以及投切策略的可行性。

笔者研究对后续直流工程滤波器设计具有借鉴作用。

【总页数】6页(P8-13)
【关键词】特高压直流输电;滤波器;投切控制
【作者】邓艳平;杨秀;张美霞;潘爱强
【作者单位】上海电力学院电气工程学院;国网上海市电力公司电力科学研究院【正文语种】中文
【中图分类】TM721.1
【相关文献】
1.±800kV特高压直流换流站交、直流滤波器用金属氧化物避雷器的研究
2.±800kV特高压换流站直流滤波器电容器不平衡研究
3.±800kV沂南换流站交流
滤波器保护配置及调试方法4.±800kV特高压直流换流站交、直流滤波器用金属氧化物避雷器的研究5.调相机与特高压直流换流站交流滤波器的协调控制措施
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±500kV直流换流站交流滤波器结构配置及故障分析

±500kV直流换流站交流滤波器结构配置及故障分析摘要：交流滤波器是换流站进行无功补偿和滤除谐波的主要器件，是换流站的重要构成部分，其结构复杂，运行环境恶劣，产生故障类型多样。

本文以伊敏换流站交流滤波器的运行状态为背景，分析交流滤波器的结构及其作用，并分析高端电容器的不平衡保护。

关键词：交流滤波器；结构；高压直流；保护引言交流滤波器在直流输电系统中起着极其关键的作用。

在直流输电工程中，换流器作为交流系统的无功负荷，运行时会在交流侧产生大量谐波电压和谐波电流，这些谐波分量可能会导致电容器和附近的电机过热，并干扰远动通讯系统，。

为了滤除和减少产生的谐波的不良影响，补偿直流系统消耗的无功功率，在直流系统运行过程中必须投入一定数量的交流滤波器，并联在换流变压器交流侧的母线上，根据直流系统运行情况、系统电网无功需要等情况进行投切。

本文以±500kV伊穆直流工程伊敏换流站为背景，简述常规换流站中交流滤波器的组成结构和配置情况，并分析该站出现的一些交流滤波器电容器故障情况。

1.交流滤波器概述1.1交流滤波器的分类根据交流滤波器本身滤除谐波分量的频率大小，交流滤波器可以有很多种不同的接线方式，通常在常规直流换流站设计中有 A、B、C、D 四种类型滤波器（如图1—图4所示），A型为HP11 /13次双调谐滤波器，B型为HP24 /36次双调谐滤波器，C型为HP3次滤波器，D型为并联电容。

交流滤波器配置组数、类别和每组的容量应根据网架结构特性，经计算分析确定。

以伊敏换流站为例，该站配置3组A型滤波器、3组B型滤波器、2组C型滤波器和3组D型滤波器，共11组，每小组额定容量为122.6 Mvar，总容量为1348.6Mvar。

图1 图2 图3 图41.2交流滤波器的组成结构交流滤波器由电容、电抗和电阻通过串并联的形式组成，并根据保护需要配置不同的电流互感器、避雷器等设备，如图1—图4所示。

1.3交流滤波器的特点（1）连接方式多样化交流滤波器由电阻、电抗和电容串并联构成其基本结构。

交流滤波器优化配置的研究综述_张文豪

U hi × 100% ≤ c HＲU U1 i
UTHD i = Q C1ij / ω + 槡
槡
H
U hi 2 × 100% ≤ c ∑ UTHD h =2 U1 i
H
高效随机搜索的一种优化方法（ 5）
。把遗传算法
应用到滤波器优化配置中，首先确定个体，选取滤波器参数作为算法的个体，对个体采用二进制编码形式表示
［65 —68 ］
行操作，接着进行交叉变异操作，最后完成对目标函数的最优化寻优过程。实际求解约束问题经常采用基于罚函数法，文 46］献［提出了采用直接比较法判断个体优劣，如果两个个体的解都不在可行解范围内，评定它们的优劣可对违反约束度量的罚函数值进行比较。遗传算法也有一定的缺陷，如收敛速度有时过慢、容易陷入局部最优解，算法中交叉概率 p c 和变异概率 p m 47］均为恒定值等。文献［提出让 p c 和 p m 能够根据个体的适应度值自适应调节。避免陷入局部最优解或者出现解发散。改进后的遗传算法提高了遗传算法的优化能力，算法的收敛性也得到了保证。 3. 2 微粒子群算法 48］、［ 49］文献［提出把 PSO（微粒子群）算法应 49］对电网用在有源滤波器的优化配置上。文献［中采用单个或者多个有源滤波器问题进行了分开讨论。应用 PSO 算法大致过程如下：确定群体的个数。每个个体随机分配初始位置及初速度。任意选取一个体进行计算，判断该节点的电压总谐波畸变率是否超标，如超过规定值，找出对应电压有效值最大的谐波次数，对该次谐波电流进行修正，直到该节点的电压总谐波畸变率低于给定的限值
H H

换流站500kv交流滤波器合闸涌流及其抑制方法

换流站500kv交流滤波器合闸涌流及其抑制方法摘要：本文针对换流站交流滤波器合闸涌流及其抑制方法的工程应用问题，进行了综合性的研究。

首先，分析了换流站交流滤波器合闸涌流的产生机理和影响因素，并且介绍了一种基于预插入电阻断路器的涌流抑制方案及其在西北电网某换流站中的故障案例。

关键词：换流站；交流滤波器；合闸涌流；选相合闸装置；一．引言：直流输电技术作为一种高效、经济、环保的电力传输方式，已经在我国广泛应用。

然而，直流输电系统中存在着大量的谐波源，如换流器、换相器等，这些谐波会对交流系统造成严重的污染，影响系统的稳定性和可靠性。

为了滤除谐波并补偿无功功率，非柔性直流输电系统中通常在两端换流站配有大量的交流滤波器。

交流滤波器是由电力电容器、电抗器和阻尼电阻组成的串并联谐振回路。

其主要作用是提供换流器运行所需的无功功率，并在特定频率上形成高阻抗或低阻抗，以滤除或吸收特定频率的谐波。

交流滤波器对于保证直流输电系统和交流系统之间的协调运行具有重要意义。

然而，在实际运行中，交流滤波器投入时会产生合闸涌流和过电压现象。

这些现象会对交流滤波器及其周围设备造成损坏或故障，降低系统安全性和可靠性。

因此，如何有效地抑制交流滤波器投入时产生的合闸涌流和过电压，是当前直流输电领域亟待解决的技术难题之一。

本文针对这一问题，从理论分析、仿真验证和工程应用三个方面进行了深入研究，并取得了一些创新性成果。

二．换流站交流滤波器合闸涌流及其抑制方法的理论分析合闸涌流是由于交流滤波器中的电容器在投入时与系统电压存在相位差而产生的一种瞬态过电流。

合闸涌流的幅值和持续时间取决于系统电压、电容器参数、断路器动作时间等因素。

一般来说，合闸涌流的幅值可以达到额定电流的几十倍甚至上百倍，持续时间可以达到几个周期甚至几十个周期。

过电压是由于交流滤波器中的感性元件在投入时与系统电压存在相位差而产生的一种瞬态过电压。

过电压的幅值和持续时间取决于系统阻抗、感性元件参数、断路器动作时间等因素。

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ｅｔｔｎｉｉｔｏｕｅｏｓｃｓｅｔａｏｔｇｏｔｌｉｔｒｇｒｑｉｍｅｔｄｃｐｃｔｅｅ－ｒｓｉｓｎｒｄｃｄｆｍｕｈａｐｃｓｓｖｌｅｃｎｒ，ｆｅｎｅｕｒａｏｒａｏｌｉｅｎａａｉｓｌｃｎａｙｔｎｈｅｓｉｈｎｏｔｌｆｎｔｎｏｈｌｒｉｅｐｙａａｙｅｎｏｒｓｏｄｎｐｉｚｔｎｉ．Ｔｗｔｉｇｃｎｒｕｃｉｆｔｅｆｔｓｄｅｌｎｌｚｄａｄｃｒｐｎｉｇｏｔｏｃｏｏｉｅｅｍｉａｉｏｍｅｓｒｓｆｒｉｓｆｃｅｔｃｎｉｒｔｎｍｏｅａｄｓｉｈｎｏｔｌｆｎｔｎｏｅｆｔｒａｅｒｉｅ．ａｕｅｕｉｉｎｏｆａｉｄｎｗｔｉｇｃｎｒｃｉｆｔｌｒａｓｄｏｎｕｇｏｃｏｕｏｈｉｅＫｅｗｏｄ：ｏｅｒｎｍｉｓｎ；ｆｔｒｗｉｈｎｏｔｌｐｉｚｔｎｍｅｓｒｓｙｒｓＤＣｐｗｒｔｓｓｉａｏｉｅ；ｓｔｉｇｃｎｒ；ｏｔｌｃｏｍｉｉａｕｅａｏ
洪妙，刘栋，骆林峰
（广东电网公司佛山供电局，广东佛山５８０）２００
摘
要：流站交流滤波器在维持母线电压、除谐波和补偿换流器无功消耗方面起到重要作换滤
用．直接影响直流输电系统的稳定运行。本文从电压控制、滤波要求和容量选择方面对换流站
交流滤波器的配置进行了介绍，深入分析了滤波器的投切控制功能，并针对滤波器的配置方式
和投切控制功能的不足，出了相应的优化措施。提关键词：直流输电；波器；投切控制；化措施滤优
中图分类号：Ｍ７１Ｔ７３文献标识码：Ｔ１；Ｎ１Ａ文章编号：１７ —７７２１）３００－６４１５（０２０－０６０４
第３３卷第３ຫໍສະໝຸດ 电力电容器与无功补偿
ＰｗｒＣｐｃｏＲａｔｅＰｗｒｏｅｓｔｎｏｅａａｉｒ＆ｅｃｖｏｅｍｐｎａｏｔｉＣｉ
Ｖｏ．３Ｎｏ３１３．
２１０２年６月
Ｊｎ２１ｕ．０２
换流站交流滤波器的配置与控制功能优化
Ｏ引言
在直流输电系统中，整流器和逆变器在换流的过程中都要产生大量的谐波，同时还要消耗一
逆变侧换流站一般位于负荷中心。换流站的交流
母线同时也是交流系统的一个枢纽母线，要维需持交流母线电压的基本恒定。在不同的负荷
１２滤波要求．
ＣｏｆｇｒｔｎａｄＣｏｔｏｕｃｉｎＯｐｍｉａｏｆＡＣＦｉｅｏｎｅｔｒＳａｏｎｕａｉｎｎｒｌＦｎｔｔｚｔｎｏｌｒｆｒＣｏｖｒｅｔｔｎｉｏｏｉｉｔｉＨＯＮＧａ，Ｉｎ，Ｕｉ－ｎＭｉｏＬＵＤｏｇＬＯＬｎｆｇｅ
（ｏｈｎＰｗｒｕｐｙＢｒｕｏｕｎｄｎｏｅｒｏｐＦｓａ２００ＣｉａＦｓａｏｅｐｌｕｅｆａｇｏｇＰｗｒｉＣｒ，ｏｈｎ５８０，ｈｎ）ＳａＧＧｄ
Ａｂｔａｔ：ＴｈｌｅｏｏｖｒｅｔｔｏｌｙｎｉｏａｔｒｌｎｍａｎａｎｎｕｓａｏｔｇｓｒｃｅＡＣｆｔｒｆｒｃｎｅｔｒｓａｉｎｐａｓａｍｐｒｎｏｅｉｉｔｉｉｇｂｂｒｖｌａｅ，ｅｉｔ — ｌｍｉａｉｇｈｒｎｃａｄｃｍｐｅｓｔｎｅｃｉｅｐｗｅｏｓｍｐｉｎｏｏｖｒｅｓｗｅｌａｉｅｔｙａ－ｉｎｔｎａｍｏｉｎｏｎａｉｇｒａｔｖｏｒｃｎｕｔｏｆｃｎｅｒａｌｓｄｒｃｌｆｔｆｃｉｇｔｅｓａｉｉｆＨＶｒｎｍｉｓｏｙｔｍ．Ｉｈｓｐｐｒ，ｔｅｃｎｇｒｔｎｏｆｌｅｆｃｎｅ－ｅｔｎｈｔｂｌｙｏｔｔａｓｓｉｎｓｓｅｎｔｉａｅｈｏｆｕａｉｆＡＣｔｒｏｏｖｒｉｏｉｔ
方式下，流站应该有足够的调节能力，换即在大负荷方式下，流系统无功不足，线电压下降，交母换
流站应该能够提供部分无功；小负荷方式下，在交流系统无功过剩，线电压升高，流站应该能够母换消耗过剩的无功。因此，换流站的滤波器配在置中一般将电容器组一并考虑在内，无功调节为提供裕度。