一种牵引供电系统无功补偿优化调节方法技术方案

本发明专利技术公开了一种牵引供电系统无功补偿优化调节方法，针对电气化铁路供电系统的单相供电给三相电网造成功率不平衡时无功补偿的优化调节。本发明专利技术主要包括复合PI滞环控制、优化方向感知和无功提前感知三个部分，优化方向感知主要确定无功补偿的修正方向；无功提前感知针对历史无功补偿的数据的变化特征和当前数据，感知未来无功变化趋势；复合PI滞环控制在定相位角的基础上根据线电流差和未来无功动态的感知结果对补偿结果进行优化调节。与传统的固定无功相位角补偿方式不同，本发明专利技术不仅进行无功提前感知，而且在无功功率相位角变化时，可以及时感知并修正补偿，无功补偿结果更加灵活准确。

An optimal regulation method of reactive power compensation for traction power supply system

【技术实现步骤摘要】
一种牵引供电系统无功补偿优化调节方法
本专利技术涉及电气化铁路牵引供电
，特别是涉及一种牵引供电系统无功补偿优化调节方法。
技术介绍
电气化铁路是未来高速铁路发展的重要方向，而铁路牵引供电系统是促进电气化铁路发展的重要因素。我国高速铁路全部为电气化铁路，铁路牵引供电网的制式为单相工频交流电源，通常采用V/v变压器接线方式从三相交流供电网络获取电能；由于从三相交流供电网络获取单相交流电，会导致电压不平衡给三相供电网络注入负序电流危害供电网络的安全。为了保证电网安全以及供电网络质量，目前铁路供电系统普遍采用铁路功率调节器对电网功率进行平衡，但是在此过程中由于供电网络电压相位与三相电网相位不一致，为了使功率因数为1以提高供电容量进行了无功补偿。无功补偿过程中通常认为铁路负载即电力机车为电阻性负载功率因数为1，即供电网络相位与三相电网A相相位相差30度为固定值(供电网络以从UAB取电为例)；但是在实际运行中，交直交型电力机车的功率因数最大接近于1但仍然小于1，而交直型电力机车功率因数更低约为0.8左右；这就表明相位差在实际运行时并不为30本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种牵引供电系统无功补偿优化调节方法，其特征在于包括以下步骤：/nS1：通过负载电流历史数据和当前检测的数据进行相关性比较提前感知未来无功功率的变化；/nS2：通过比较三相电网线电流的偏差大小|i

【技术特征摘要】
1.一种牵引供电系统无功补偿优化调节方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：通过负载电流历史数据和当前检测的数据进行相关性比较提前感知未来无功功率的变化；
S2：通过比较三相电网线电流的偏差大小|ia(t)-ic(t)|的变化趋势，感知优化方向，ia(t)表示当前采样时刻A相负载电流幅值，ic(t)当前采样时刻C相负载电流幅值，t表示当前采样时刻；
S3：根据未来无功功率的预估值与优化方向，通过复合PI滞环控制计算得出修正的无功补偿量；
S4：将计算得出的修正的无功补偿量与理论计算的补偿量叠加得到最终的无功补偿结果。


2.如权利要求1所述的牵引供电系统无功补偿优化调节方法，其特征在于：所述S1中，
采用最大相关系数法预估未来的无功功率，通过负载电流的变化间接感知无功功率的变化，具体过程如下：
步骤1：存储历史无功补偿后功率因数仍然小于0.8的线电流数据m表示第m组数据，N表示第N个采样周期；
步骤2：采集从当前时刻起始的前N个采样周期的线电流数据，记为x＝[iα(t-N+1)iα(t-N+2)...iα(t)]；t表示当前采样时刻；
步骤3：分别计算线电流数据X每一行的1到N列数据与x的相关系数ρm＝corr(Xm,1...N,x)，ρm表示第m组历史数据与当前数据的相关系数；
步骤4：求相关系数最大的历史数据序号i，满足ρi＝max(ρm)，则预估的线电流变化的结果为iα(t+1)＝iα(i,N+1)，t+1表示当前采样时刻起始的下一个时刻；如果ρi＜0.7，表明相关性较弱，则取iα(t+1)＝iα(t)；
步骤5：进入下一周期，跳转至步骤2循环。


3.如权利要求1所述的牵引供电系统无功补偿优化调节方法，其特征在于：所述S2中，
优化方向感知的具体方案是：根据|ia(t)-ic(t)|间接判断无功补偿的优化方向；首先预设优化的方向；然后检测三相电网线电流的偏差|ia(t)-ic(t)|与上一时刻偏差进行比较；如果偏差呈扩大趋势则说明补偿方向相反即修改补偿方向为反方向，如果偏差呈减小趋势则说明补偿方向正确无需修改；偏差的趋势判断逻辑如下式：



其中t表示当前采样时刻，t-1表示上一采样时刻，以此类推；a(...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐朝晖，李耀国，谢永芳，周方圆，李涛，罗金，袁鹤，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43