一种基于多种无功功率补偿设备的补偿方法与补偿系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于多种无功功率补偿设备的补偿方法与补偿系统，补偿方法包括：根据列车运行计划，计算得到全天公共连接点处的功率因数；通过功率因数，计算得到无功电度补偿差额；以静止无功发生器和并联电抗器的总安装容量最小为目标，以无功功率补偿装置的无功功率出力系数、静止无功发生器运营时间为变量，对第一目标函数进行求解，得到目标最优解可行域；以最优解可行域为约束条件，以电缆的无功功率损耗最小为目标，以无功功率补偿装置的无功功率出力系数、静止无功发生器的运营时间为变量，求出第二目标函数的最优解；得到全天各时段无功补偿设备的无功功率出力值。本发明专利技术可为无功补偿设备的城市轨道交通供电系统无功补偿方案提供指导。无功补偿方案提供指导。无功补偿方案提供指导。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多种无功功率补偿设备的补偿方法与补偿系统


[0001]本专利技术属于城市轨道交通无功功率补偿
，具体涉及一种基于多种无功功率补偿设备的补偿方法与补偿系统。

技术介绍

[0002]由于城市轨道交通在建设过程中敷设了大量电缆，这些电缆存在大量的充电无功功率。在城市轨道交通初期或夜间非运营时段，列车感性负荷较小或接近于零，因此难以平衡电缆产生的容性无功功率，从而使电能计量点处的功率因数偏低，若不采取无功补偿措施，城市轨道交通会受到供电部门大量罚款。
[0003]目前城市轨道交通供电系统的供电方式主要分为集中式供电方式和分布式供电方式。国内的城市轨道交通供电系统主要采用110/35kV两级电压、集中供电方式，因此，城市轨道交通普遍采用集中式无功补偿方案，即在110kV变电所处设置无功补偿装置。随着城市轨道交通技术及电力电子技术的发展，越来越多的地铁采用了逆变回馈装置、有缘滤波装置、光伏逆变器等设备，其可进行无功补偿，且发出的无功量可控，相较于传统的SVG补偿具有一定的优势，但目前关于城市轨道交通含有多种无功补偿设备的综合补偿系统的具体无功补偿方案研究尚未完善。

技术实现思路

[0004]为了克服上述技术缺陷，本专利技术第一个方面提供了一种基于多种无功功率补偿设备的补偿方法，包括步骤：
[0005]根据列车运行计划，计算得到全天公共连接点处的功率因数；
[0006]通过功率因数，计算得到无功电度补偿差额；
[0007]以静止无功发生器和并联电抗器的总安装容量最小为目标，以逆变回馈装置、有缘滤波装置、光伏逆变器等无功功率补偿装置的无功功率出力系数、静止无功发生器运营时间为变量，对第一目标函数进行求解，得到目标最优解可行域；
[0008]以最优解可行域为约束条件，以电缆的无功功率损耗最小为目标，以逆变回馈装置、有缘滤波装置、光伏逆变器等无功功率补偿装置的无功功率出力系数、静止无功发生器的运营时间为变量，求出第二目标函数的最优解；
[0009]得到全天各时段无功补偿设备的无功功率出力值。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，在计算过程中，将各电压等级母线的电压作为约束条件。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，本专利技术还包括步骤：
[0012]获取SCDA系统的数据，根据数据计算得到无功功率补偿差额；
[0013]以电缆的无功功率损耗最小为目标，求出第二目标函数的最优解，实现对系统功率因数的实时补偿；
[0014]得到全天各时段无功补偿设备的无功功率出力值。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，在计算过程中，将各电压等级母线的电压作为约束条件。
[0016]本专利技术的第二个方面，提供了一种多种无功功率补偿设备的补偿系统，用于实现上述的补偿方法，所述补偿系统包括：牵引供电系统、变电所综合自动化系统和控制中心；
[0017]所述控制中心与所述变电所综合自动化系统连接，所述变电所综合自动化系统与所述牵引供电系统连接。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述牵引供电系统包括：主变电所、牵引降压所、降压变电所；所述主变电所、所述牵引降压所、所述降压变电所三者相互连接；所述变电所综合自动化系统连接所述主变电所、所述牵引降压所、所述降压变电所。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述牵引降压所内设置有：光伏逆变器、逆变回馈装置、有源滤波器。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述主变电所包括静止无功发生器、并联电抗器。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术可以以公共连接点处功率因数为目标，以牵引降压所整流机组和逆变回馈装置容量、降压所容量、行车计划、变电所综合自动化系统等为初始条件，推算出公共连接点处全天功率因数，再根据功率因数目标，利用分层序列法的思想推算得到全天各时段各功率设备需补偿的无功功率及主所需要安装的静止无功发生器和并联电抗器容量；为无功补偿设备的城市轨道交通供电系统无功补偿方案提供指导。
附图说明
[0022]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
[0023]图1为实施例1所述补偿方法的流程图；
[0024]图2为实施例1中的功率分布图；
[0025]图3为实施例2所述补偿方法的流程图；
[0026]图4为实施例3所述补偿系统结构示意图。
具体实施方式
[0027]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]实施例1
[0029]本实施例提供了一种多种无功功率补偿设备的补偿方法，其应用在设计阶段，为逆变回馈装置、光伏逆变器、有源滤波器等多种无功补偿设备的城市轨道交通供电系统无功补偿方案提供指导，如图1和图2所示，包括步骤：
[0030]S101、根据列车运行计划，计算得到全天公共连接点处的功率因数；
[0031]具体计算方法如下：
[0032]系统功率分布如图1所示，通过牵引供电计算可得出第i个供电分区中第m个牵混所T
i
‑
m
第h小时的平均有功功率P
Ti
‑
m，h
、无功功率Q
Ti
‑
m，h
及第n个降压所S
i
‑
n
第h小时的平均有功功率P
Si
‑
n，h
、无功功率Q
Si
‑
n，h
。在运营时段，牵混所的负荷由列车负荷及降压负荷两部分组成。
[0033]系统功率分布如图1所示，结合供电系统结构等信息，可计算出主所主变压器35kV母线第h小时的有功功率P
35，h
、无功功率Q
35，h
，如式所示(1)。
[0034][0035]其中，J为该段母线所连接的出线总数，M
i
、N
i
分别为第i个供电分区牵混所、降压所的数量。P
C35，i，h
为第i个供电分区第h小时35kV电缆的有功功率；Q
C35，i，h
为第i个供电分区第h小时35kV电缆的无功功率。
[0036]主所主变压器第h小时的有功损耗P
b，h
和无功损耗Q
b，h
可通过变压器参数及P
35，h
、Q
35
，
h
推算得到。主变电所高压侧第h小时的有功功率P
110，h
、无功功率Q
110，h
可通过P
35，h
、Q
35，h
、P
b，h
、Q
b，h
求出，如式(2)所示。
[0037]P
110,h
+jQ
110,h
＝P
35,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多种无功功率补偿设备的补偿方法，其特征在于，包括步骤：根据列车运行计划，计算得到全天公共连接点处的功率因数；通过功率因数，计算得到无功电度补偿差额；以静止无功发生器和并联电抗器的总安装容量最小为目标，以无功功率补偿装置的无功功率出力系数、静止无功发生器运营时间为变量，对第一目标函数进行求解，得到目标最优解可行域；以最优解可行域为约束条件，以电缆的无功功率损耗最小为目标，以无功功率补偿装置的无功功率出力系数、静止无功发生器的运营时间为变量，求出第二目标函数的最优解；得到全天各时段无功补偿设备的无功功率出力值。2.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于，在计算过程中，将各电压等级母线的电压作为约束条件。3.根据权利要求1或2所述的补偿方法，其特征在于，还包括步骤：获取变电所综合自动化系统的数据，根据数据计算得到无功功率补偿差额；以电缆的无功功率损耗最小为目标，求出第二目标函数的最优解，实现对系统功率因数的实时补偿；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立颖，王洪杰，林珊，周丹，张晔，
申请(专利权)人：广州地铁设计研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：