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【摘要】直流输电系统中关断或者导通换流阀会导致电压突变过程中PLC噪声的产生，论文在吸收EMI滤波器设计原理的基础上设计了PLC噪声滤波器拓扑，并对滤波器进行具体设计。
【关键词】直流输电系统；滤波器；设计
直流输电系统在进行电网互联以及电能的远距离输送方面具有经济上以及技术上的优势，在我国“西电东送”以及电力系统不断发展的背景下，直流输电系统得到了良好的推广与运行，国内高压直流（HVDC）输电系统的建设前景广阔，其中，直流换电站PLC（电力线载波）滤声器技术的设计应用也越来越被关注。
1.关于PLC电线载波噪声滤波器
1.1 PLC电线载波噪声概念
在直流输电系统换流阀进行关断以及导通过程中会产生电压突变，换流器会产生高频以及低频分量的谐波，所谓PLC电线载波噪声即是大于20k赫兹的高频分量谐波。PLC高频噪声沿着直流电路，或者沿着换流变压器的直流电网实现噪声的传导，在一定的载波波频范围内对通讯造成干扰[1]。
1.2 PLC载波噪声滤波器工作原理
直流输电系统中，若换流器的PLC噪声较大，可考虑安装噪声滤波器降低噪声干扰。PLC噪声滤波器主要是降低无线电相关频段以及对载波通讯波频噪声进行过滤降低噪声。PLC滤波器的使用结果受到2种干扰因素的影响：其一为该滤波器分压的结果，其二是换流变压器在滤波器中负载的阻抗能力。
PLC噪声滤波器包含了交流出线、谐波滤波器、交流开关等多种负载阻抗，阻抗会对滤波效果产生重要影响，如在高频情况下，电感器以及谐波滤波器会在线圈绕组的条件下呈现容性或者感性。
直流输电系统中的PLC滤波器构成元素包括多种高、低阻抗的串臂以及并臂构件，并臂电容只包含了串联装置，串臂结构则含有并联装置，不同的构件共同形成了电压分压器。在进行PLC噪声滤波器时，由于输入电压高于输出电压，因此在设计过程中须确保PLC滤波器的输出电压不要过大[2]。而由于直流输电系统的串臂阻波器中存在电阻，因此应用PLC噪声滤波器不可避免要出现部分设备损耗，在进行噪声器的实际过程中，要保证滤波效果与设备器材损耗的均衡性。
2.PLC噪声滤波器设计探析
2.1 PLC噪声滤波器拓扑设计
EMI滤波器有着与PLC滤波器相似的特点，二者都是为处理高频型号而产生的，EMI主要是0.15m至30m赫兹频段，PLC为30至500k赫兹。实际上，PLC噪声滤波器为LC无源网络，设计PLC滤波器时可以应用EMI滤波器阻抗原理。在匹配PLC滤波器拓扑时需选择适合的函数传递以及使用环境。在确定滤波器电路结构时，主要基于的原则包括：电容器与源阻抗或者较高的负载阻抗实现并联，电抗器与负载阻抗或较低的源阻抗串联，保证在滤波器的LC电路在保证谐振滤波上的特性，对负载阻抗一个像滤波器特性方面进行足够程度的削弱或者补充[3]。
2.2 设计PLC噪声滤波器的相关步骤
从PLC噪声滤波器工作原理以及具有特征出发，制定了PLC噪声滤波器的流程及步骤图（图一）。
关于PLC噪声滤波器衰减值。PLC噪声滤波器衰减值能够用一个等式进行确定，这一等式表示为La=Lm—Ll，其中，Ll表示的是测试点位置的噪音值，Lm表示的是在测试过程中回路位置的高频噪声。直流输电功率按照规定须保持在0.1至1.1取值范围中，而噪声限值则不能超过相关规定的标准。
直流输电系统可以在实际测试的条件下在，在耦合位置处获取高频噪声，而在拟建的直流输电系统中无法进行实际测试时，可以通过多种途径获得PLC噪声频谱。
可以利用EMTDC或者PSCAD多种仿真手段构建换流站，在系统稳定运行情况下分解电压波形获得高频噪声参数；另外，也可以在换流阀的脉动电流换流桥位置，利用相关的修正公式对噪声源的强度进行计算。
确定PLC噪声滤波器调谐参数以及主参数对于滤波器的设计至关重要。确定单级LC滤波器主参数，如果负载阻抗以及噪声源组的阻抗是电阻形式，各个数值保持一致，在匹配阻抗的条件下可以借用f0=1/2π√LC公式进行确定。在PLC噪声滤波系统中，单级LC滤波器为40dB/10倍的衰减频。
在调谐装置的设计中，PLC噪声滤波器调谐装置中并臂以及串臂的设计十分重要。并臂调谐装置对滤波器高频段的频率点特点产生影响；调谐串臂对高频段的整体特性产生影響。串臂设计如下图三。在设计中可以发现，滤波器如果带阻，则具有阻抗相关特性。在该设计中，串臂的主回路主要由构件C1以及L共同构成，C1组成调谐支路；L代表的是串臂结构中的主电感；串臂结构的调谐回路，即副回路，主要由LS、RS以及CS共同构成。
完成串臂调谐结构之后，一旦PLC噪声滤波器达到了一定的噪声限值，由于并臂结构容易导致事故的产生，可以不再安装并臂调谐结构，如，曾经广州天广直流输电系统换流站由于并臂结构出现过自燃事故。而串臂结构安装完成后仍然出现谐振点噪声超出标准情况，则可安装并臂装置改善这一情况。
3.结语
直流输电系统中PLC噪声滤波器具有重要作用，当前取得较为广泛的应用，在对噪声滤波器进行设计时须充分对滤波器特色进行考虑，利用PLC的多个功能灵活设计，全面改善直流输电系统PLC高频噪音干扰现状。
【关键词】直流输电系统；滤波器；设计
直流输电系统在进行电网互联以及电能的远距离输送方面具有经济上以及技术上的优势，在我国“西电东送”以及电力系统不断发展的背景下，直流输电系统得到了良好的推广与运行，国内高压直流（HVDC）输电系统的建设前景广阔，其中，直流换电站PLC（电力线载波）滤声器技术的设计应用也越来越被关注。
1.关于PLC电线载波噪声滤波器
1.1 PLC电线载波噪声概念
在直流输电系统换流阀进行关断以及导通过程中会产生电压突变，换流器会产生高频以及低频分量的谐波，所谓PLC电线载波噪声即是大于20k赫兹的高频分量谐波。PLC高频噪声沿着直流电路，或者沿着换流变压器的直流电网实现噪声的传导，在一定的载波波频范围内对通讯造成干扰[1]。
1.2 PLC载波噪声滤波器工作原理
直流输电系统中，若换流器的PLC噪声较大，可考虑安装噪声滤波器降低噪声干扰。PLC噪声滤波器主要是降低无线电相关频段以及对载波通讯波频噪声进行过滤降低噪声。PLC滤波器的使用结果受到2种干扰因素的影响：其一为该滤波器分压的结果，其二是换流变压器在滤波器中负载的阻抗能力。
PLC噪声滤波器包含了交流出线、谐波滤波器、交流开关等多种负载阻抗，阻抗会对滤波效果产生重要影响，如在高频情况下，电感器以及谐波滤波器会在线圈绕组的条件下呈现容性或者感性。
直流输电系统中的PLC滤波器构成元素包括多种高、低阻抗的串臂以及并臂构件，并臂电容只包含了串联装置，串臂结构则含有并联装置，不同的构件共同形成了电压分压器。在进行PLC噪声滤波器时，由于输入电压高于输出电压，因此在设计过程中须确保PLC滤波器的输出电压不要过大[2]。而由于直流输电系统的串臂阻波器中存在电阻，因此应用PLC噪声滤波器不可避免要出现部分设备损耗，在进行噪声器的实际过程中，要保证滤波效果与设备器材损耗的均衡性。
2.PLC噪声滤波器设计探析
2.1 PLC噪声滤波器拓扑设计
EMI滤波器有着与PLC滤波器相似的特点，二者都是为处理高频型号而产生的，EMI主要是0.15m至30m赫兹频段，PLC为30至500k赫兹。实际上，PLC噪声滤波器为LC无源网络，设计PLC滤波器时可以应用EMI滤波器阻抗原理。在匹配PLC滤波器拓扑时需选择适合的函数传递以及使用环境。在确定滤波器电路结构时，主要基于的原则包括：电容器与源阻抗或者较高的负载阻抗实现并联，电抗器与负载阻抗或较低的源阻抗串联，保证在滤波器的LC电路在保证谐振滤波上的特性，对负载阻抗一个像滤波器特性方面进行足够程度的削弱或者补充[3]。
2.2 设计PLC噪声滤波器的相关步骤
从PLC噪声滤波器工作原理以及具有特征出发，制定了PLC噪声滤波器的流程及步骤图（图一）。
关于PLC噪声滤波器衰减值。PLC噪声滤波器衰减值能够用一个等式进行确定，这一等式表示为La=Lm—Ll，其中，Ll表示的是测试点位置的噪音值，Lm表示的是在测试过程中回路位置的高频噪声。直流输电功率按照规定须保持在0.1至1.1取值范围中，而噪声限值则不能超过相关规定的标准。
直流输电系统可以在实际测试的条件下在，在耦合位置处获取高频噪声，而在拟建的直流输电系统中无法进行实际测试时，可以通过多种途径获得PLC噪声频谱。
可以利用EMTDC或者PSCAD多种仿真手段构建换流站，在系统稳定运行情况下分解电压波形获得高频噪声参数；另外，也可以在换流阀的脉动电流换流桥位置，利用相关的修正公式对噪声源的强度进行计算。
确定PLC噪声滤波器调谐参数以及主参数对于滤波器的设计至关重要。确定单级LC滤波器主参数，如果负载阻抗以及噪声源组的阻抗是电阻形式，各个数值保持一致，在匹配阻抗的条件下可以借用f0=1/2π√LC公式进行确定。在PLC噪声滤波系统中，单级LC滤波器为40dB/10倍的衰减频。
在调谐装置的设计中，PLC噪声滤波器调谐装置中并臂以及串臂的设计十分重要。并臂调谐装置对滤波器高频段的频率点特点产生影响；调谐串臂对高频段的整体特性产生影響。串臂设计如下图三。在设计中可以发现，滤波器如果带阻，则具有阻抗相关特性。在该设计中，串臂的主回路主要由构件C1以及L共同构成，C1组成调谐支路；L代表的是串臂结构中的主电感；串臂结构的调谐回路，即副回路，主要由LS、RS以及CS共同构成。
完成串臂调谐结构之后，一旦PLC噪声滤波器达到了一定的噪声限值，由于并臂结构容易导致事故的产生，可以不再安装并臂调谐结构，如，曾经广州天广直流输电系统换流站由于并臂结构出现过自燃事故。而串臂结构安装完成后仍然出现谐振点噪声超出标准情况，则可安装并臂装置改善这一情况。
3.结语
直流输电系统中PLC噪声滤波器具有重要作用，当前取得较为广泛的应用，在对噪声滤波器进行设计时须充分对滤波器特色进行考虑，利用PLC的多个功能灵活设计，全面改善直流输电系统PLC高频噪音干扰现状。