[发明专利]基于模态频率敏感度的谐振频率迭代转移的自适应滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力行业中谐波谐振治理用自适应滤波器。 

技术背景

随着越来越多的非线性设备的投入使用，会在电力系统中产生大量的3、5、7、9、11等奇次谐波，这些谐波使电能的传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。而如果这些谐波的频率如与电力系统的谐振频率相同，则可引发电力系统的谐振，使谐波含量放大，引起谐波的严重畸变，严重恶化电力系统的运行环境。 

谐波治理的主要方法是采用LC调谐滤波器，过滤掉电力系统中大量的3、5、7、9、11奇次谐波，以减少谐波危害。但由于LC调谐滤波器的参数固定，而电力系统中非线性设备的投入运行状态随时发生变化，包含滤波器在内的电力系统的谐振频率也随时发生变化，使谐振频率难以避免和奇次谐波频率相同，导致系统发生谐振，谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧毁。 

发明内容

本发明的目的是提出一种基于模态频率敏感度的谐振频率迭代转移的自适应滤波方法，该方法既能很好的滤除掉电力系统的奇次谐波，同时能够动态、实时的调整电力系统的谐振频率，避免电力系统发生谐波谐振，更好的保证电力系统的供电质量和安全稳定运行。 

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案为：一种基于模态频率敏感度的谐振频率迭代转移的自适应滤波方法，其步骤是： 

a、处理器根据输入的自适应滤波器的电感初始值、电容初始值，输入的电力系统的拓扑结构及测算出的电力系统的等效电感、等效电容、等效电阻算 出电力系统的初始谐振频率，若得出的初始谐振频率与工频的3、5、7、9或11倍频率的差≤25Hz则执行b步的操作；否则，处理器将自适应滤波器的电感初始值、电容初始值相应确定为电感最终值、电容最终值，执行d步的操作； 

b、处理器根据输入的自适应滤波器的电感初始值、电容初始值，输入的电力系统的拓扑结构及测算出的电力系统的等效电感、等效电容、等效电阻，计算出自适应滤波器中电容的模态频率敏感度、电感的模态频率敏感度，如电容的模态频率敏感度更大则以电容为迭代输入值进行谐振频率的迭代计算，否则，以电感为迭代输入值进行谐振频率的迭代计算；迭代计算出的谐振频率为工频的偶数倍时，对应的电容值或电感值即为确定的修订电容值或修订电感值，再根据自适应滤波器设定的滤波频率计算出修订电容值对应的计算电感值，或者根据自适应滤波器设定的滤波频率计算出修订电感值对应的计算电容值； 

c、处理器根据修订电容值和计算电感值或者修订电感值和计算电容值，输入的电力系统的拓扑结构及测算出的电力系统的等效电感、等效电容、等效电阻算出电力系统的修订谐振频率； 

若得出的修订谐振频率与工频的3、5、7、9或11倍频率的差≤25Hz，则将修订电容值和计算电感值或者修订电感值和计算电容值作为自适应滤波器的电感初始值、电容初始值，重新执行b步的操作； 

否则，处理器将修订电容值和计算电感值或者修订电感值和计算电容值确定为自适应滤波器的电感最终值、电容最终值，执行d步的操作； 

d、处理器控制开关矩阵投切相应的电容器和电感器，投切的总电容值等于最终电容值，投切的总电感值等于最终电感值。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

首先根据电力系统结构利用模态分析法检测出包括自适应滤波器在内的电力系统谐振频率，然后利用测算出的电力系统结构参数及自适应滤波器参数确定出自适应滤波器中电感和电容的模态频率敏感度，并以模态频率敏感度大的电感或电容作为输入值，以谐振频率为输出值进行反复迭代计算，迭代算出系统的谐振频率为工频的偶数倍或其附近时的自适应滤波器的电容值和电感值。从而在保证滤波器既能滤除掉电力系统的奇次谐波的同时，动态的根据电力系统运行状态的变化，自适应调节滤波器的参数，以调整电力系统的谐振频率使其远离电力系统中大量发生的奇次谐波，有效避免电力系统发生谐波谐振，更好的保证电力系统的供电质量和安全稳定运行。 

由于在谐振频率的迭代运算中，选取模态灵敏度大的元件（电感、电容）作为输入值进行迭代运算，因此其迭代运算收敛速度快、迭代次数少、计算复杂度低、实时性好。 

所述b步中，处理器根据输入的自适应滤波器的电感初始值、电容初始值和电力系统结构的等效电感、等效电容、等效电阻算出自适应滤波器中电容的模态频率敏感度、电感的模态频率敏感度的具体做法是： 

自适应滤波器中电容的模态频率敏感度为