一种光伏与电气化铁路负序协同补偿控制方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏与电气化铁路负序协同补偿控制方法，具体为：采集公共连接点、光伏场站并网逆点、牵引变电所并网点的电气量，通过序分量分解计算电压的不平衡度；建立“弱电网

【技术实现步骤摘要】
一种光伏与电气化铁路负序协同补偿控制方法


[0001]本专利技术属于电能质量治理
，尤其涉及一种光伏与电气化铁路负序协同补偿控制方法。

技术介绍

[0002]在“双碳”目标驱动下，电网新能源装机比例以及电铁等不平衡负荷容量双双增长，源端
‑
荷端的动态变化使得以负序为主的电能质量问题日益突出，多次引发新能源场站和分布式光伏脱网、用户电动机跳闸、发电机轴系扭振等问题，严重影响电网的安全、稳定和用户正常生产生活用电。为了治理负序问题，一方面，电铁牵引所通常使用STATCOM装置进行补偿。另一方面，大规模的光伏电站在满足发电要求下也能提供必要的辅助支撑服务，因为光伏电站出力具有间歇性、随机性与波动性，导致并网逆变器大部分时间都没有处于满发状态。因此，如何实现电铁
‑
光伏电站协同补偿负序成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种光伏与电气化铁路负序协同补偿控制方法。通过控制牵引所STATCOM装置和光伏电站并网逆变器的负序电流指令，使其共同承担负序治理任务，对于改善电网电能质量，提高设备利用率具有重要意义。
[0004]本专利技术的一种光伏与电气化铁路负序协同补偿控制方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1：采集公共连接点、光伏场站并网逆点、牵引变电所并网点的电气量，通过序分量分解计算电气量的不平衡度。
[0006]步骤2：建立“牵引变电所
‑
光伏场站”的负序分量解析模型。
[0007]步骤3：基于光伏场站并网导则，以光伏电站安全运行边界为约束，计算光伏场站负序电流发出能力。
[0008]步骤4：以公共连接点处国标限值为约束，根据步骤2的解析模型，计算牵引变电所和光伏场站支路的负序补偿量参考电流指令。
[0009]进一步的，步骤1中接入的光伏场站输出电压经并网逆变器变换为三相交流电。电气量在三相坐标系下正负序分量为：
[0010][0011][0012]式中：X代表电压或电流分量，a为复数算符式中：X代表电压或电流分量，a为复数算符分别为正序分量和负序分量，分别表示A、B、C相的电压电流分量。
[0013]进一步的，步骤1中电气量的不平衡度包括电压不平衡度VUF和电流不平衡度CUF：
[0014][0015]式中：和分别为和的复数表达形式。
[0016]进一步的，步骤2中的“牵引变电所
‑
光伏场站”的负序分量解析模型为：
[0017][0018]式中：ε
PCC
为公共连接点的三相电压不平衡度，CUF
PCC
为公共连接点的电流不平衡度，VUF
TSS
为牵引变电所进线侧高电压不平衡度，CUF
PV
为并网逆变器出口处电流不平衡度，为牵引变电所的正序阻抗，为光伏电站负序等效阻抗，为公共连接点到牵引变电所的输电线路正负序阻抗，为公共连接点到光伏电站的输电线路负序阻抗。
[0019]进一步的，计算步骤3中的负序电流发出能力为：
[0020][0021]式中：分别为光伏场站和牵引变电所补偿装置STATCOM的负序电流指令，为机组剩余容量表示。
[0022]进一步的，步骤4中的负序补偿量参考电流指令为：
[0023][0024]式中：为公共连接点所需的补偿电流，为牵引变电所的正序电流，k1为其中，为STATCOM侧的负序阻抗，为牵引变电所侧的正序阻抗，为STATCOM侧的正序电流，代表实时不平衡度，为牵引变电所的负序电流；
[0025][0026]式中：响应系数k
p
为常数，为国标限值，ε
PCC
为实时测量得到的公共连接点电压不平衡度。
[0027]本专利技术的有益技术效果为：
[0028]本专利技术可以实现公共连接点负序电压的全范围补偿，既利用了新能源的负序主动支撑能力，又降低了牵引变电所STATCOM装置的负序补偿容量，充分利用光伏电站并网逆变
器设备的剩余容量，节省了补偿装置投资成本，改善了电网电能质量，提高了设备利用率。
附图说明
[0029]图1为本专利技术光伏与电气化铁路负序协同补偿控制方法的流程图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施方法对本专利技术做进一步详细说明。
[0031]在本专利技术具体实施例中，流程图如图1所示，包括以下步骤：
[0032]步骤1：采集公共连接点、光伏电站并网逆变器出口处、牵引供电系统出口处的电压电流，通过序分量分解计算各个电气量的不平衡度：
[0033]电气量在三相坐标系下正负序分量为：
[0034][0035][0036]式中：X代表电压或电流分量，分别为正序分量和负序分量，a为复数算符分别为正序分量和负序分量，a为复数算符分别为正序分量和负序分量，分别表示A、B、C相的电压电流分量。
[0037]不平衡度包括电压不平衡度VUF和电流不平衡度CUF：
[0038][0039]式中：和分别为和的复数表达形式。
[0040]步骤2：建立“牵引变电所
‑
光伏场站”的负序分量解析模型。
[0041][0042]式中：ε
PCC
为公共连接点的三相电压不平衡度，CUF
PCC
为公共连接点的电流不平衡度，VUF
TSS
为牵引变电所进线侧高电压不平衡度，CUF
PV
为并网逆变器出口处电流不平衡度，为牵引变电所的正序阻抗，为光伏电站负序等效阻抗，为公共连接点到牵引变电所的输电线路正负序阻抗，为公共连接点到光伏电站的输电线路负序阻抗。
[0043]步骤3：基于光伏场站并网导则，以光伏电站安全运行边界为约束，计算光伏场站负序电流发出能力。
[0044][0045]式中：分别为光伏场站和牵引变电所补偿装置STATCOM的负序电流指令，为机组剩余容量表示。
[0046]步骤4：以公共连接点处国标限值为约束，根据步骤2的解析模型，计算牵引变电所和光伏场站支路的负序补偿量参考电流指令。
[0047][0048]式中：为公共连接点所需的补偿电流，为牵引变电所的正序电流，k1为其中，为STATCOM侧的负序阻抗，为牵引变电所侧的正序阻抗，为STATCOM侧的正序电流，代表实时不平衡度，为牵引变电所的负序电流；
[0049][0050]式中：响应系数k
p
为常数，为国标限值，ε
PCC
为实时测量得到的公共连接点电压不平衡度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏与电气化铁路负序协同补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集公共连接点、光伏场站并网逆点、牵引变电所并网点的电气量，通过序分量分解计算电气量的不平衡度；步骤2：建立“牵引变电所
‑
光伏场站”的负序分量解析模型；步骤3：基于光伏场站并网导则，以光伏电站安全运行边界为约束，计算光伏场站负序电流发出能力；步骤4：以公共连接点处国标限值为约束，根据步骤2的解析模型，计算牵引变电所和光伏场站支路的负序补偿量参考电流指令。2.根据权利要求1所述的一种光伏与电气化铁路负序协同补偿控制方法，其特征在于，所述步骤1中接入的光伏场站输出电压经并网逆变器变换为三相交流电。3.根据权利要求1所述的一种光伏与电气化铁路负序协同补偿控制方法，其特征在于，所述步骤1中电气量的不平衡度包括电压不平衡度VUF和电流不平衡度CUF：式中，U
‑
e
jθ
‑
和U
‑
e
jθ
‑
分别为和的复数表达形式。4.根据权利要求1所述的一种光伏与电气化铁路负序协同补偿控制方法，其特征在于，所述步骤2中的“牵引变电所
‑
光伏场站”的负序分量解析模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：任毅，连婷，郭斌，郑江勇，张双帆，赵勇，刘成泊，杨皓宇，陈民武，陈垠宇，李东阳，杜亮，
申请(专利权)人：西南交通大学新疆信息产业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：