一种交流地铁供电系统公共连接点功率因数的计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种交流地铁供电系统公共连接点功率因数的计算方法，包含以下步骤：获取计算供电系统公共连接点功率因数所需的线路数据、电气数据；计算电气节点d、e之间的互导纳Y

【技术实现步骤摘要】
一种交流地铁供电系统公共连接点功率因数的计算方法


[0001]本专利技术属于交流地铁供电系统潮流计算领域，具体涉及一种交流地铁供电系统公共连接点功率因数的计算方法。

技术介绍

[0002]交流供电制式地铁具有行车速度快、线路造价低、杂散电流干扰小等优点，是解决直流地铁存在的问题的一种可行方案。供电系统安全可靠的运行是保证机车快速、稳定运行的关键，而无功平衡对交流地铁供电系统运行具有重要影响。无功过剩会引起系统电压抬升，导致电气设备绝缘受损、服役寿命降低；增加系统损耗；引起公共连接点功率因数下降。因此，有必要针对供电系统无功不平衡问题，通过潮流计算的手段获取供电系统公共连接点功率因数，从而掌握整个供电系统的无功水平，这对实现供电系统安全、稳定、可靠运行具有重要意义。
[0003]目前，获取公共连接点功率因数的方法主要包括系统采集、潮流计算等。通过电力监控系统(PSCADA)采集的方法，其优势在于能够实时采集供电系统公共连接点功率因数数据，这有助于评估供电系统无功水平。然而，不同城市电力部门规定的公共连接点位置并不相同，若公共连接点位于城市变电站出线处，PSCADA将无法获取该公共连接点的功率因数。目前，地铁潮流计算方法多适用于直流地铁，考虑了整流机组、能馈装置等对供电系统的影响，但交流地铁不含该类设备，在结构上和供电制式上也有区别。因此，该类方法难以用于计算交流地铁公共连接点功率因数。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种交流地铁供电系统公共连接点功率因数的计算方法，该方法能较为准确地计算出交流地铁供电系统公共连接点功率因数，能为设计人员配置无功补偿装置的容量提供依据、为系统运维人员投入补偿容量，平衡系统无功提供决策支撑，从而更好地保障供电系统安全可靠运行。
[0005]本专利技术实现其专利技术目的所采用的技术方案是：一种交流地铁供电系统公共连接点功率因数的计算方法，包含以下步骤：
[0006]A、获取交流地铁供电系统数据。
[0007]A1、获取供电系统拓扑结构，并根据拓扑结构对供电系统中每个电气节点按1，2，3，...，n进行唯一编号，其中，1号节点为1号进线公共连接点，2号节点为2号进线公共连接点，n为供电系统总电气节点数。
[0008]A2、获取供电系统中变压器、电缆的基本参数。
[0009]所述变压器参数包括变压器额定容量S
N
、短路损耗ΔP
S
、短路电压百分比U
S
％、空载损耗ΔP0、空载电流百分比I0％、变压器一次侧额定电压U
a
、变压器二次侧额定电压U
b
、变压器变比C；
[0010]所述电缆参数包括具有不同标称截面的电缆的单位长度直流电阻r
w
、单位长度电
感L
w
、单位长度电容c
w
，其中，w＝1，2，3，...，D，D为不同电缆标称截面类型总数；电缆正常工作时最高电压U
max
、电缆正常工作时最低电压U
min
、每条电缆的长度。
[0011]A3、获取供电系统电气节点的功率数据以及系统中开关的状态情况。
[0012]所述节点功率数据包括每个电气节点的有功功率P
i
和无功功率Q
i
数据，其中，i＝1，2，3，...，n。
[0013]所述开关的状态情况包括每条电缆两端开关的闭合、断开情况，节点d、e之间(d＝1，2，3，...，n，e＝1，2，3，...，n，且d≠e)开关Break
de
的闭合、断开情况。
[0014]B、建立交流地铁供电系统节点导纳矩阵。
[0015]B1、根据供电系统拓扑结构列写节点导纳矩阵
[0016]B2、计算任意两个电气节点d、e之间的互导纳Y
de
，d＝1，2，3，...，n，e＝1，2，3，...，n，且d≠e。
[0017]若节点d、e之间没有电气连接，互导纳Y
de
取0。
[0018]若节点d、e之间通过电缆连接，通过R
de
＝r
w
·
l
de
计算得到电缆等效电阻R
de
、通过X
de
＝2πf
·
L
w
·
l
de
计算得到电缆等效感抗X
de
、通过B
de
＝2πf
·
c
w
·
l
de
计算得到电缆等效电纳B
de
，其中，l
de
为节点d、e之间连接的电缆的长度；f为额定频率，为50Hz；通过计算得到互导纳Y
de
，其中，j为虚数单位；若电缆两端额定电压为U
a
，则λ取C；若电缆两端额定电压为U
b
，则λ取1；若电缆两端开关均闭合，μ取1，否则，μ取10
10
。
[0019]若节点d、e之间通过变压器连接，通过计算得到变压器等效电阻R
T
、通过计算得到变压器等效感抗X
T
、通过计算得到变压器等效电导G
T
、通过计算得到变压器等效电纳B
T
；通过计算得到互导纳Y
de
。
[0020]若节点d、e之间通过开关Break
de
连接，通过计算得到互导纳Y
de
，其中，当开关Break
de
为断开状态时，R
g
、X
g
均取10
10
；当开关Break
de
为闭合状态时，R
g
、X
g
均取0.5。
[0021]B3、通过计算得到电气节点d的自导纳Y
dd
。
[0022]若节点d、e之间仅通过开关Break
de
连接，Y
d0
取0。
[0023]若节点d、e之间仅通过变压器连接或节点d、e之间连接有变压器和开关Break
de
，则Y
d0
＝G
T
‑
jB
T
。
[0024]若节点d、e之间仅通过电缆连接或节点d、e之间连接有电缆和开关Break
de
，则
[0025]若节点d、e之间连接有电缆和变压器，则
[0026]C、计算公共连接点的功率因数。
[0027]C1、取任意电气节点的初始电压均为
[0028]C2、当i＝1或2，则取其中，k＝＝1，2，3，...，k为迭代次数；当i≠1或2，通过迭代计算得到第i个节点第k+1次迭代后的节点电压，其中，m＝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交流地铁供电系统公共连接点功率因数的计算方法，其特征在于，包含以下步骤：A、获取交流地铁供电系统数据：A1、获取供电系统拓扑结构，并根据拓扑结构对供电系统中每个电气节点按1，2，3，
…
，n进行唯一编号，其中，1号节点为1号进线公共连接点，2号节点为2号进线公共连接点，n为供电系统总电气节点数；A2、获取供电系统中变压器、电缆的基本参数；所述变压器参数包括变压器额定容量S
N
、短路损耗ΔP
S
、短路电压百分比U
S
％、空载损耗ΔP0、空载电流百分比I0％、变压器一次侧额定电压U
a
、变压器二次侧额定电压U
b
、变压器变比C；所述电缆参数包括具有不同标称截面的电缆的单位长度直流电阻r
w
、单位长度电感L
w
、单位长度电容c
w
，其中，w＝1，2，3，
…
，D，D为不同电缆标称截面类型总数；电缆正常工作时最高电压U
max
、电缆正常工作时最低电压U
min
、每条电缆的长度；A3、获取供电系统电气节点的功率数据以及系统中开关的状态情况；所述节点功率数据包括每个电气节点的有功功率P
i
和无功功率Q
i
数据，其中，i＝1，2，3，
…
，n；所述开关的状态情况包括每条电缆两端开关的闭合、断开情况，节点d、e(d＝1，2，3，
…
，n，e＝1，2，3，
…
，n，且d≠e)之间开关Break
de
的闭合、断开情况；B、建立交流地铁供电系统节点导纳矩阵：B1、根据供电系统拓扑结构列写节点导纳矩阵B2、计算任意两个电气节点d、e之间的互导纳Y
de
，d＝1，2，3，
…
，n，e＝1，2，3，
…
，n，且d≠e；若节点d、e之间没有电气连接，互导纳Y
de
取0；若节点d、e之间通过电缆连接，通过R
de
＝r
w
·
l
de
计算得到电缆等效电阻R
de
、通过X
de
＝2πf
·
L
w
·
l
de
计算得到电缆等效感抗X
de
、通过B
de
＝2πf
·
c
w
·
l
de
计算得到电缆等效电纳B<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘靖，赵驰，周桔红，刘建委，殷杰，张少文，陈朝晖，贾沛，周海琦，冯玎，林圣，
申请(专利权)人：广州新科佳都科技有限公司西南交通大学，
类型：发明
国别省市：