CN106405192B - 检测谐波滤波器的误差的监视***及其监视方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于检测高压直流(HVDC)输电***中谐波滤波器的误差的监视***。所述监视***包括谐波滤波器，其包括一个或多个电容器单元；监视传感器单元，其感测所述一个或多个电容器单元的至少一个的电压；以及控制单元，其使用所述感测结果来监视所述至少一个电容器单元的电压误差。

Description

检测谐波滤波器的误差的监视***及其监视方法
技术领域
本公开涉及一种用于检测高压直流输电(HVDC)***中谐波滤波器的误差的监视***及其监视方法，可以通过感测配置了谐波滤波器的电容器的电容器单元的电压来监视电容器单元的电压误差。
背景技术
HVDC输电通过将从发电站产生的交流(AC)电力转换为直流(DC)电力以传输该直流电力并且然后将直流电力再次转换为在电力接收点处的交流电力以进行供电。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，并且克服了交流输电的许多限制。
HVDC输电需要将交流电力转换为直流电力以及将直流电力转换为交流电力的过程。在这些过程中，然而谐波由负载以及开关的特性所产生，并且因此谐波滤波器被普遍地使用以防止由于谐波造成的不良影响。
这种谐波滤波器的一般配置如图1所示。
参考图1，谐波滤波器包括一个或多个电容器、一个或多个电阻器以及一个或多个电感器的组合。此外，一个或多个电容器C1至C3的每个可以包括一个或多个电容器单元的串联/并联的组合。电容器单元可以以串联/并联结构连接以配置电容器组(capacitorbank)，其在图2中被示出。
在一个或多个电容器单元具有故障的情况下，可能发生由电压不平衡造成的故障电流，并且因此电容器组和谐波滤波器典型地由通过使用漏电流检测器来检测故障电流的方法而已被保护。
然而，由于典型方法在事故后(即，在故障电流已经发生后)进行检测，所以存在有未能防止事故的高可能性的限制。此外，由于典型方法检测故障电流，存在难于确定每个电容器单元是否有误差的限制。
发明内容
实施例提供了一种用于检测高压直流输电(HVDC)***中谐波滤波器的误差的监视***及其监视方法，该监视方法可以通过感测配置了谐波滤波器的电容器的电容器单元的电压来监视电容器单元的电压误差。
在实施例中，一种用于检测高压直流输电(HVDC)***中的谐波滤波器的误差的监视***包括谐波滤波器，其包括一个或多个电容器单元；监视传感器单元，其感测一个或多个电容器单元的至少一个的电压；以及控制单元，其使用感测结果来监视至少一个电容器单元的电压误差。
在另一个实施例中，在HVDC输电***中配置谐波滤波器的电容器单元包括一个或多个电容器、感测电容器单元的电压的感测单元以及使用感测结果来监视电容器单元的电压误差的控制单元。
在进一步的实施例中，一种用于检测高压直流(HVDC)输电***中谐波滤波器的误差的监视***的监视方法包括感测所述谐波滤波器中的一个或多个电容器单元的至少一个的电压，并且使用感测结果监视该至少一个电容器单元的电压误差。
一个或多个实施例的细节在附图以及下面的描述中被阐述。其他特征将从描述、附图以及权利要求中显而易见。
附图说明
图1是用于解释谐波滤波器的配置的图。
图2是用于解释在典型的电容器组处检测故障电流的方法的图。
图3是根据实施例的用于检测谐波滤波器的误差的监视***的框图。
图4是根据实施例的用于在高压直流输电(HVDC)***中检测谐波滤波器的误差的监视***的监视方法的流程图。
图5a和图5b是根据实施例的用于解释在谐波滤波器100中感测一个或多个电容器单元的至少一个的电压的方法的图。
图6是用于解释在监视传感器单元200中的一个或多个监视传感器的图。
图7是根据另一个实施例的用于解释在HVDC输电***中配置谐波滤波器的电容器单元的图。
具体实施方式
在下文中，实施例参考附图并且不管附图的数字而被详细描述，相同或相似的组件被分配相同的参考数字并且从而省略了那些重复的描述。由于在下面的描述中所使用的组件的后缀“模块”以及“单元”被给出并且被互换以在进行本公开中更加容易，它们不具有区别性意义或功能。在描述本公开中所公开的实施例中，将忽略有关的已知技术的详细说明，因为它们将掩盖本公开中所公开的实施例的主题。此外，附图仅用于帮助容易地理解在此公开的实施例并且本公开中所公开的技术精神并不限于此。应该理解的是，所有的改变、包括在本公开的技术范围以及精神中的等价或替换也被包括。
图3是根据实施例的检测谐波滤波器的误差的监视***的框图。
参考图3，根据实施例的在高压直流输电(HVDC)***中检测谐波滤波器的误差的监视***10包括谐波滤波器100、监视传感器单元200以及控制单元 300。
谐波滤波器100可以去除在HVDC***处所产生的谐波。特别地，HVDC 输电使用将交流(AC)电力转换为直流(DC)电力的晶闸管转换器，在这种情况下，谐波由于执行相位控制的晶闸管转换器的特性而产生。此外，谐波滤波器100可以去除在转换电力的过程中产生的谐波。
谐波滤波器可包括多个元件。特别地，谐波滤波器100可以包括电容元件、电感元件以及电阻器的串联/并联组合，并且包括多个电容元件、多个电感元件以及多个电阻器的组合，使得去除在整流交流电力的过程中产生的n阶谐波是可能的。
电容器可以用作电容元件并且电感器可以用作电感元件。
在本示例中，电容器可包括多个电容器单元的串联/并联组合。此外，电容器单元可以包括多个电容器单元的串联/并联组合。多个电容器单元可以以串联/ 并联组合被连接以配置电容器组。
谐波滤波器100可以安装在HVDC输电***的发送端处，使得去除将交流转换为直流的过程中所产生的谐波是可能的，并且可以安装在HVDC输电***的接收端，使得去除将直流转换为交流的过程中所产生的谐波是可能的，此外谐波滤波器100可以为***提供无功功率以提高***的功率因数。
监视传感器单元200可以感测谐波滤波器中一个或多个电容器单元的至少一个的电压。特别地，谐波滤波器可以包括一个或多个电容器并且谐波滤波器中一个或多个电容器的每个可以包括一个或多个电容器单元的电压。此外，监视传感器单元200可以感测每个电容器单元的电压。
监视传感器单元200可以包括可以感测每个电容器单元的电压的一个或多个监视传感器。例如，监视传感器单元200可以包括第一监视传感器、第二监视传感器以及第三监视传感器，并且第一监视传感器、第二监视传感器以及第三监视传感器可以在谐波滤波器100中分别地感测第一电容器单元、第二电容器单元以及第三电容器单元。
一个或多个监视传感器的每个可以包括用于检测电容器单元的电压的传感器模块，以及用于将电容器单元的检测到的电压发送至控制单元300的通信单元。
此外，一个或多个监视传感器的每个可以检测对应于一个或多个监视传感器的电容器单元的电压，并且将检测到的电压值发送至控制单元300。
控制单元300可以使用从监视传感器单元200发送的感测结果，以监视电容器单元的电压误差。
此外，根据实施例用于在HVDC***中检测谐波滤波器的误差的监视*** 10还可以包括存储数据的存储单元(未示出)。
控制单元300可以监视一个或多个电容器单元的每个的电压误差并且在存储单元(未示出)中存储在一个或多个电容器单元的每个处监视电压误差的结果。
图4是根据实施例的用于在高压直流输电(HVDC)***中检测谐波滤波器的误差的监视***的监视方法流程图。
参考图4，根据实施例的用于在高压直流输电(HVDC)***中检测谐波滤波器的误差的监视***的监视方法可以包括在步骤S410中感测在谐波滤波中的一个或多个电容器单元的至少一个的电压，在步骤S430中通过使用感测结果来监视在至少一个电容器单元的电压误差，以及在步骤S450中当检测到在至少一个电容器单元处的电压误差时阻止电流流入谐波滤波器中。
在步骤S410中感测在谐波滤波中的一个或多个电容器单元的至少一个的电压参考图5a和图5b被详细描述。
图5a和图5b是根据实施例的用于解释在谐波滤波器100中感测一个或多个电容器单元的至少一个的电压的方法的图。
参考图5a，谐波滤波器100可以包括多个元件。特别地，如图5a所示，谐波滤波器100可以包括多个电容器C1至C3，多个电感器L1至L3，以及多个电阻器R1至R3，并且通过电容器、电感器以及电阻器元件的组合来去除等于或高于参考值的谐波。虽然图5a和图5b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，但是本实施例中的谐波滤波器不限于此，并且可以是可以通过一个或多个电容器、电感器以及电阻器元件的各种组合来去除谐波的所有滤波器。
多个电容器C1至C3的每个可以包括一个或多个电容器单元。例如，在谐波滤波器100包括第一、第二，第三，第四，第五，第六，第七，第八以及第九电容器单元的情况下，电容器C1可以包括第一、第二、第三以及第四电容器单元，电容器C2可以包括第五和第六电容器单元，并且电容器C3可以包括第七，第八和第九电容器单元。
即，在谐波滤波器100中的第一电容器110可以包括在谐波滤波器100中的一个或多个电容器单元的至少一个的串联/并联组合。
图5b是用于解释第一电容器110的详细配置的图。
如图5b所示，第一电容器110可以包括一个或多个电容器111至118。此外，一个或多个电容器单元111至118可以通过串联/并联组合被连接以配置第一电容器110。
一个或多个电容器单元的每个可以包括一个或多个单元电容器(cellcapacitor)，并且该单元电容器可以以串联/并联连接以配置一个电容器单元。
图6是用于解释在监视传感器单元200中的一个或多个监视传感器的图。
监视传感器单元200可以包括一个或多个监视传感器210至280。此外，在监视传感器单元200中的监视传感器的数量可以与在谐波滤波器100中的电容器单元的数量相同。即，监视传感器单元200可以包括对应于谐波滤波器中的电容器单元的数量的多个监视传感器。
监视传感器210至280的每个可以检测对应于每个监视传感器的电容器单元的电压。例如，第一监视传感器210可以检测第一电容器单元111的电压并且第二监视传感器220可以检测第二电容器单元112的电压。
监视传感器210至280的每个是电压互感器(PT)，并且可以测量被施加到电线的电压的大小。
此外，一个或多个监视传感器的每个可以将感测对应的电容器单元的电压的结果发送至控制单元300。
控制单元300可以从多个监视传感器210至280接收感测分别与多个监视传感器对应的电容器单元111至118的电压的结果。
此外，控制单元300可以使用从多个监视传感器210至280接收到的感测的结果来监视电容器单元111至118的每个电容器单元的电压误差。
在控制单元300检测特定电容器单元的电压误差的情况下，可以使用在特定电容器单元与其他电容器单元之间的电压不平衡来检测特定电容器单元的电压误差。
例如，在多个电容器单元111至118的充电电压根据初始设计同样地设置为 30伏的情况下，第一电容器单元111的电压为25伏，并且除第一电容器单元外的其他电容器单元112至118的电压为30伏，控制单元300可以使用在第一电容器单元与其他电容器单元112至118之间发生的电压不平衡，来监视第一电容器单元111的电压误差。
作为另一个示例，在第一至第四电容器单元111至114的充电电压根据初始设计设置为25伏、第五至第八电容器单元115至118的充电电压根据初始设计设置为30伏、并且第一电容器单元111的电压被检测为20伏的情况下，控制单元300可以使用在第一电容器单元与第二至第四电容器单元112至114之间的电压不平衡来检测第一电容器单元111的电压误差。此外，控制单元300可以使用第一电容器单元111与第五至第八电容器单元115至118之间的电压差从 5伏改变至10伏的事实，来检测第一电容器单元111的电压误差。
在控制单元300检测特定电容器单元的电压误差的情况下，可以将特定电容器单元的参考电压值与特定电容器单元的当前电压值进行比较来监视特定电容器单元的电压误差。
例如，在第一电容器单元111中充电的参考电压根据初始设计被设置为30 伏以及通过第一传感器210感测第一电容器单元111的充电电压的情况下，控制单元300可以确定第一电容器单元111已经具有电压误差。多个电容器单元 111至118的参考电压值可以存储在存储单元(未示出)中。
控制单元300可以将监视一个或多个电容器单元的结果储存在存储单元(未示出)中。特别地，控制单元300可以在储存单元(未示出)中存储一个或多个电容单元的每个的电压值以及与测量电压所处的时间有关的信息。
此外，控制单元300可以将监视一个或多个电容器单元的结果发送至服务器(未示出)。为此，控制单元300可以包括可以与服务器(未示出)进行通信的通信模块。服务器(未示出)可以是在HVDC***中提供电力的提供方运行的服务器，也可以是通过使用HVDC***来管理接收功率的公司的服务器。此外，这样的提供方或公司可以使用从控制单元300接收到的信息以监视在谐波滤波器中发生的电压误差。
此外，只有在一个或多个电容器单元的至少一个电容器单元具有电压误差的情况下，控制单元300才将监视结果发送至服务器(未示出)以能够通知提供方电压误差已经发生。
虽然该实施例已经描述了控制单元300将监视结果发送至服务器(未示出)，但其不限于此。例如，配置监视传感器单元200的多个监视传感器210至280 的每个可以包括可以与服务器(未示出)进行通信的通信模块。此外，配置监视传感器单元200的多个监视传感器210至280的每个可以直接与服务器(未示出)进行通信以将多个电容器单元111到118的每个电容器单元的电压值发送至服务器(未示出)。此外，服务器(未示出)可以使用由监视传感器单元200 发送的数据来监视在谐波滤波器100处的电压误差。
用于检测根据本实施例的谐波滤波器的误差的监视***还可以包括气体绝缘开关装置(GIS)。此外，当检测到多个电容器单元111至118的至少一个具有电压误差时，控制单元300可以使能GIS阻止电流流入谐波滤波器中。例如，当检测到第一电容器单元111具有电压误差时，控制单元300可以使能GIS阻止电流流入谐波滤波器。
图7是根据另一个实施例的用于解释在HVDC输电***中配置谐波滤波器的电容器单元的图。
在本示例中，电容器单元500可以是谐波滤波器100中的多个电容器单元的一个。
参考图7，电容器单元500可以包括一个或多个电容器。特别地，电容器单元500可以包括一个或多个电容器单元的串联/并联组合。
电容器单元500可以包括感测电容器单元的电压的感测单元520。由感测单元520进行的电容器单元的电压的感测可以以与由在图6中监视传感器单元200 所执行的操作相同的方式执行。
此外，电容器单元500可以包括使用感测结果来监视电容器单元500的电压误差的控制单元530。由控制单元530进行的电容器单元500的电压的感测可以以与由在图6中控制单元300所执行的操作相同的方式执行。电容器单元500 可以包括用于存储电容器单元的参考电压值的存储单元(未示出)。
电容器单元500可以包括与服务器(未示出)进行通信的通信单元540。此外，当检测到的电容器单元具有电压误差时，控制单元530可以通过通信单元 540发送关于电容器单元500的识别信息以及在检测单元520处检测到的电压值至服务器(未示出)。在该示例中，服务器(未示出)可以是在HVDC***中提供电力的提供方运行的服务器，并且提供方可以使用从控制单元300接收到的信息来监视发生在谐波滤波器处的电压误差。
电容器单元500可以包括光输出单元(未示出)。此外，当检测到电容器单元500具有电压误差时，控制单元300可以输出闪烁信号以通过光输出单元来通知电容器单元的电压误差。因此，用户可以容易地识别多个电容器单元的哪个具有电压误差。
虽然该实施例已经描述了多个监视传感器210至280被用来监视多个电容器单元111至118的每个电容器单元的电压误差，但其不限于此。
特别地，控制单元300可以将多个电容器单元划分为特定数量的电容器单元组，并且监视基于每个组的电压误差。
例如，可以将多个电容器单元111至118划分为电容器单元111至113的第一组，电容器单元114至116的第二组，以及电容器单元117至118的第三组，并且使用三个监视传感器来监视第一组至第三组的电压误差。
在这种情况下，由于用于监视传感器的电阻器是可变电阻器，所以可以使用相同的监视传感器来监视不同数量的电容器单元的电压误差。例如，也可以使用监视传感器来监视单个电容器单元的电压误差，并且调整相同的监视传感器的阻值来监视在单个组中的多个电容器单元的电压误差也是可能的。
如上面所讨论的，根据本实施例的监视***不监视可能发生在电容器组的故障电流而是监视可能导致故障电流的电压误差，以使得可以防止故障电流产生。
此外，由于根据本实施例的监视***监视每个电容器单元的电压误差，所以可以容易地识别故障电容器单元，并且从而维护可以是容易的。
此外，在单个电容器单元具有故障的情况下，故障典型地会影响周围的电容器单元，但是根据本实施例的监视***可以容易地识别和替换具有电压误差的电容器单元，并且从而防止故障的蔓延是可能的。
此外，由于根据本实施例的监视***可以监视每个电容器单元的电压误差，并且还基于电容器单元的组来监视电压误差，所以可以节省使用多个监视传感器所需的钱。
控制单元300一般是负责控制装置的组件并且可以与术语例如中央处理单元，微处理器或处理器进行互换。
上面描述的实施例可作为计算机可读的代码在其上程序已经被记录的媒介中实现。计算机可读的媒介包括存储可以由计算机***读取的数据的所有类型的存储装置。计算机可读媒介的示例是硬盘驱动器(HDD)、固态硬盘(SSD)、硅磁盘驱动器(SDD)、ROM、RAM、光盘、磁带、软盘以及光学数据存储装置，并且其还以载波的形式(例如，通过互联网的数据传输)实现。此外，计算机还可以包括终端的控制单元180。因此，详细的描述不应该被解释为在各个方面的限制，并且应该被认为是示例性的。本公开的保护范围应该被定义为下面的权利要求的合理理解并且落入本公开的相等的范围内的所有改变都被包括在本公开的保护范围中。

Claims (9)

1.一种用于检测高压直流(HVDC)输电***中的谐波滤波器的误差的监视***，所述监视***包括：
谐波滤波器，其包括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，通过一个或多个所述电容元件、一个或多个所述电感元件以及一个或多个所述电阻器的组合来去除谐波，一个或多个所述电容元件包括第一电容器，所述第一电容器包括多个电容器单元；
监视传感器单元，其感测多个所述电容器单元的每个电容器单元的电压；以及
控制单元，其根据所述监视传感器单元的感测结果来判断多个所述电容器单元的电压误差。
2.根据权利要求1所述的监视***，其中，多个所述电容器单元包括第一电容器单元，
多个所述电容器单元的充电电压设置为相同，
在所述第一电容器单元与多个所述电容器单元当中的除所述第一电容单元外的其他电容器单元之间的电压不同时，所述控制单元确定所述第一电容器单元的电压误差。
3.根据权利要求1所述的监视***，其中，多个所述电容器单元包括第一电容器单元，并且
所述控制单元将所述第一电容器单元的参考电压值与所述第一电容器单元的当前电压值进行比较来监视所述第一电容器单元的电压误差。
4.根据权利要求1所述的监视***，还包括气体绝缘开关装置，其阻止电流流入所述谐波滤波器中，
其中，当检测到多个所述电容器单元中的至少一个电容器单元的电压误差时，所述控制单元控制所述气体绝缘开关装置以阻止所述电流流入所述谐波滤波器中。
5.根据权利要求1所述的监视***，还包括电容器组，
其中，所述电容器组由多个所述电容器单元的组合而构成。
6.根据权利要求1的任一项所述监视***，其中，多个所述电容器单元被分为多个组，
其中，所述监视传感器单元感测所述多个组的每个的电压。
7.根据权利要求1所述的监视***，还包括存储数据的存储单元，
其中，所述控制单元在所述存储单元中存储监视多个所述电容器单元的电压误差的结果。
8.根据权利要求7所述的监视***，其中，监视多个所述电容器单元的电压误差的结果是多个所述电容器单元的每个的电压值，以及与测量多个所述电容器单元的每个的电压值所处的时间有关的信息。
9.一种用于检测高压直流(HVDC)输电***中的谐波滤波器的误差的监视***的监视方法，所述监视方法包括：
感测与包含在所述谐波滤波器的多个电容器单元相对应的多个电压；
基于所述感测的结果，确定多个所述电容器单元的电压误差，
所述谐波滤波器包括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，通过一个或多个所述电容元件、一个或多个所述电感元件以及一个或多个所述电阻器的组合来去除谐波，一个或多个所述电容元件包括第一电容器，所述第一电容器包括多个所述电容器单元。
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