一种贯通线无功功率分布式动态补偿系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种贯通线无功功率分布式动态补偿系统及方法，其技术特点在于：包括第一电流互感器PT1、第二电流互感器PT2和动态无功补偿装置SVG；所述变压器一次侧与高压母线相连接，该变压器二次侧与箱式变电站内的低压母线相连接，在该变压器二次侧安装有第二电流互感器PT2；在箱式变电站的高压母线上安装有第一电流互感器PT1；所述动态无功补偿装置SVG与第一电流互感器PT1相连接；该动态无功补偿装置SVG的还与第二电流互感器PT2相连接，该动态无功补偿装置SVG还与箱式变电站内的低压母线相连接。本发明专利技术能够补偿贯通线路的容性无功，并同时解决贯通线路末端电压抬升的问题。

A distributed dynamic compensation system and method for reactive power of through line

【技术实现步骤摘要】
一种贯通线无功功率分布式动态补偿系统及方法
本专利技术属于轨道交通电能质量治理
，尤其是一种贯通线无功功率分布式动态补偿系统及方法。
技术介绍
铁路区间每隔30km～70km设1座10kV配电所，每隔2km～4km设1座环网通过式箱式变电站，每座箱式变电站馈出AC380或AC220V电源向通信、信号负荷等提供电源。系统正常运行时，一级负荷贯通线和综合负荷贯通线各自向一个方向主供电。自10kV配电所故障时，可切换供电方向以保障贯通线不停电。从10kV配电所向负荷侧看，由于对地漏电流的存在，在贯通线空载时，表现为容性。容性漏电流的存在将导致距离配电所越远，电压越高。在贯通线有负荷时，由于负荷多为阻感性，贯通线总体表现为感性无功，这导致距离配电所越远，电压越低。综上所述，随着贯通线负载率的变化，贯通线无功在感性和容性之间变化，其远端电压也随之变化。以上远端电压变化及功率因数变化情况不利于铁路电力系统的稳定运行。现有技术通常在配电所安装可调电容和可调电感，并在铁路区间沿线安装有载调压，三者配合工作，以控制配电所馈出端功率因数略低于1，沿线电压基本稳定。但这种方法不能解决贯通线末端电压升高的问题，并且不符合电能质量问题应就地解决的原则。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种贯通线无功功率分布式动态补偿方法，能够解决贯通线末端电压升高的技术问题，并且符合电能质量问题就地解决的原则。本专利技术解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：一种贯通线无功功率分布式动态补偿系统，包括变压器、第一电流互感器PT1、第二电流互感器PT2和动态无功补偿装置SVG；所述变压器一次侧与高压母线相连接，该变压器二次侧与箱式变电站内的低压母线相连接，在该变压器二次侧安装有第二电流互感器PT2，用于采集变压器二次侧负载电流；在箱式变电站的高压母线上安装有第一电流互感器PT1，用于采集高压侧电流；所述动态无功补偿装置SVG与第一电流互感器PT1相连接，通过接入电流互感器PT1的二次电流信号得到高压母线电流大小和方向；该动态无功补偿装置SVG的还与第二电流互感器PT2相连接，该动态无功补偿装置SVG还与箱式变电站内的低压母线相连接，通过接入电流互感器PT2的二次电流信号和低压母线电压信号，得到箱式变电站无功负载容量。而且，所述第一电流互感器PT1和第二电流互感器PT2直接接入箱式变电站内既有的电流互感器二次电流信号或加装新的电流互感器。一种贯通线无功功率分布式动态补偿方法，包括以下步骤：步骤1、通过实际测量或估算获得箱式变电站两侧贯通线路容性无功Sn；步骤2、根据步骤1确定的箱式变电站两侧贯通线路容性无功Sn和低压侧待补偿容量，确定安装于箱式变电站内设置的动态无功补偿装置SVG容量；步骤3、根据步骤1确定的箱式变电站两侧贯通线路容性无功Sn和低压侧实时无功容量，计算动态无功补偿装置SVG输出的无功容量，进而对箱式变压站本级低压负荷的无功及高压侧容性无功进行补偿；步骤4、通过向箱式变电站内的动力变压器注入感性无功，对两台箱式变压器之间的贯通线路容性无功同时进行补偿。而且，所述步骤1的通过估算获得箱式变电站两侧贯通线路容性无功Sn的计算公式为：式中：Sn为箱式变电站两侧贯通线路容性无功，即补偿容量；U为贯通线电压，额定电压为10kV；I为电缆对地容性漏电流，单位A；i为单位长度电缆对地容性漏电流，1.5A/km；L为两相邻箱变之间电缆长度，单位km。而且，所述步骤2的具体步骤包括：(1)根据箱式变电站容量的40％得到负载侧补偿容量Qn；(2)以Sn和Qn的大者作为动态无功补偿装置SVG的容量S；(3)如S大于箱式变电站容量，则应增加箱式变电站内动力变压器容量使其大于S。而且，所述步骤3的具体方法为：动态无功补偿装置SVG输出的无功容量SS＝SK-Sn式中，SK为箱式变电站实时无功负载容量；且SS小于变压器剩余容量；Sn为箱式变电站两侧贯通线路容性无功。而且，所述步骤4的具体步骤包括：(1)动态无功补偿装置SVG实时检测动力变压器负载低压侧总电流，并通过调节自身输出电流以确保上述动力变压器负载低压侧总电流不超过该动力变压器额定电流；(2)通过对贯通线10kV电流方向的判断，并根据实际测量或者计算的方法确定箱式变电站两侧贯通线路最大容性无功的补偿量为Sn或Sn+1；其中，Sn和Sn+1是该箱式变电站两侧贯通线路的容性无功。(3)将所有箱式变电站内的动态无功补偿装置SVG补偿效果叠加后，达到10kV配电所馈出功率因数接近于1。本专利技术的优点和有益效果：本专利技术通过在箱式变压器内设置动态无功补偿装置(SVG)，并通过对贯通线路容性无功的测量或估算数据，通过对10kV电流方向测定和箱式变压器无功负载的测量，控制动态无功补偿装置(SVG)的输出容量，以补偿贯通线路的容性无功，并同时解决贯通线路末端电压抬升的问题。附图说明图1为本专利技术的箱式变电站内动态补偿装置(SVG)示意图；图2为本专利技术的贯通线路示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施例作进一步详述：一种贯通线无功功率分布式动态补偿系统，如图1所示，包括变压器、第一电流互感器PT1、第二电流互感器PT2和动态无功补偿装置SVG；所述变压器一次侧与高压母线相连接，该变压器二次侧与箱式变电站内的低压母线相连接，在该变压器二次侧安装有第二电流互感器PT2，用于采集变压器二次侧负载电流；在箱式变电站的高压母线上安装有第一电流互感器PT1，用于采集高压侧电流；所述动态无功补偿装置SVG与第一电流互感器PT1相连接，通过接入电流互感器PT1的二次电流信号得到10kV母线电流大小和方向；该动态无功补偿装置SVG的还与第二电流互感器PT2相连接，该动态无功补偿装置SVG还与箱式变电站内的低压母线相连接，通过接入电流互感器PT2的二次电流信号和低压母线电压信号，得到箱式变电站无功负载容量。在本实施例中，所述第一电流互感器PT1与第二电流互感器PT2可直接接入箱式变电站内既有的电流互感器二次电流信号，亦可加装新的电流互感器。如图1所示，上述动态无功补偿装置(SVG)与箱式变电站内的0.4/0.23kV低压母线连接。在箱式变电站的10kV母线上安装有电流互感器PT1，在变压器二次侧安装有电流互感器PT2。动态无功补偿装置(SVG)通过接入电流互感器PT1的二次电流信号得到10kV母线电流方向。动态无功补偿装置(SVG)通过接入电流互感器PT2的二次电流信号和低压母线电压信号，得到箱式变电站无功负载容量SK。PT1与PT2可直接接入箱式变电站内既有的电流互感器二次电流信号，亦可加装新的电流互感器。如图2所示，电气化铁路沿线每间隔30km～70km设1座10kV配电所，配电所馈出贯通电源，在两座10kV配电所之间，沿贯通线每间隔2km～4km设置1座环网通过式箱式变电站，编号为XB1、XB2、XB3·····XBm-1、XBm。如图2所示，电气化铁路电力系统正常运行时，一级负荷贯通线和综合负荷贯通线各自向一个方向主供电。一级负荷贯通线由1#10kV配电所向2#10kV配电所方向供电，而综合负荷贯通线则由2#10kV配电所向1#10kV配电所方向供电。如图2所示，电气化铁路电力系统正常运行时，10kV贯通线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种贯通线无功功率分布式动态补偿系统，其特征在于：包括变压器、第一电流互感器PT1、第二电流互感器PT2和动态无功补偿装置SVG；所述变压器一次侧与高压母线相连接，该变压器二次侧与箱式变电站内的低压母线相连接，在该变压器二次侧安装有第二电流互感器PT2，用于采集变压器二次侧负载电流；在箱式变电站的高压母线上安装有第一电流互感器PT1，用于采集高压侧电流；所述动态无功补偿装置SVG与第一电流互感器PT1相连接，通过接入电流互感器PT1的二次电流信号得到高压母线电流大小和方向；该动态无功补偿装置SVG的还与第二电流互感器PT2相连接，该动态无功补偿装置SVG还与箱式变电站内的低压母线相连接，通过接入电流互感器PT2的二次电流信号和低压母线电压信号，得到箱式变电站无功负载容量。

【技术特征摘要】
1.一种贯通线无功功率分布式动态补偿系统，其特征在于：包括变压器、第一电流互感器PT1、第二电流互感器PT2和动态无功补偿装置SVG；所述变压器一次侧与高压母线相连接，该变压器二次侧与箱式变电站内的低压母线相连接，在该变压器二次侧安装有第二电流互感器PT2，用于采集变压器二次侧负载电流；在箱式变电站的高压母线上安装有第一电流互感器PT1，用于采集高压侧电流；所述动态无功补偿装置SVG与第一电流互感器PT1相连接，通过接入电流互感器PT1的二次电流信号得到高压母线电流大小和方向；该动态无功补偿装置SVG的还与第二电流互感器PT2相连接，该动态无功补偿装置SVG还与箱式变电站内的低压母线相连接，通过接入电流互感器PT2的二次电流信号和低压母线电压信号，得到箱式变电站无功负载容量。2.根据权利要求1所述的一种贯通线无功功率分布式动态补偿系统，其特征在于：所述第一电流互感器PT1和第二电流互感器PT2直接接入箱式变电站内既有的电流互感器二次电流信号或加装新的电流互感器。3.根据权利要求1或2所述的一种贯通线无功功率分布式动态补偿系统的补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、通过实际测量或估算获得箱式变电站两侧贯通线路容性无功Sn；步骤2、根据步骤1确定的箱式变电站两侧贯通线路容性无功Sn和低压侧待补偿容量，确定安装于箱式变电站内设置的动态无功补偿装置SVG容量；步骤3、根据步骤1确定的箱式变电站两侧贯通线路容性无功Sn和低压侧实时无功容量，计算动态无功补偿装置SVG输出的无功容量，进而对箱式变压站本级低压负荷的无功及高压侧容性无功进行补偿；步骤4、通过向箱式变电站内的动力变压器注入感性无功，对两台箱式变压器之间的贯通线路容性无功同时进行补偿。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏刚，张莹，张海兵，杨德修，孙智超，王红美，王源山，闫小伟，李育春，周晋，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，西安爱科赛博电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12