一种用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法，属于牵引供电控制技术领域，该方法包括保留既有牵引供电系统中牵引变电所的三相输入

【技术实现步骤摘要】
一种用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法


[0001]本专利技术属于牵引供电控制
，尤其涉及一种用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法。

技术介绍

[0002]目前，我国现行的铁路牵引供电系统多采用三相
‑
两相牵引供电模式。在牵引变电所内，通过三相
‑
两相牵引变压器将110kV及以上的高压电降压为27.5kV的中压电，之后经由两供电臂输出至牵引网，为列车供电。牵引变电所两供电臂间相位不同，且受负荷不平衡等因素影响，电压幅值也无法输出相同大小，而不同变电所输出的电压参数更加难以统一，因此两供电臂、各变电所间必须设置电分相，采用分区供电。
[0003]然而，在分区供电的应用中存在着诸多难以解决的寄生问题，主要表现在：
[0004](1)电能质量问题：在电气结构上，三相
‑
两相牵引供电系统与列车、与电力系统存在电磁耦合关系，机车的冲击特性和无功谐波污染会通过这种强耦合关系传递给电网，同时电网的波动与冲击也会耦合至列车并影响供电电能，这样的关系危害着牵引供电系统与牵引负荷的正常运行；(2)过电分相问题：两供电臂间、变电所间的电分相结构复杂、可靠性差，列车过电分相需要降速运行，尤其在长大坡道区间会引起停车的问题，给铁路运行带来了不便；(3)供电能力问题：电分相装置的存在导致臂间、所间能量无法互联互通，跨区供电难度大，为供电可靠所设置的一主一备牵引变压器形成了较大的容量浪费。
[0005]现有技术一中，通过对既有牵引供电系统进行改造，即使其中一个既有牵引变压器的一条供电臂不变，另一条供电臂退出，并将其余变压器替换为柔性牵引变压器；之后，将既有牵引变压器供电臂的输出电压信号作为同步信号，采集经过外加电抗以及牵引网阻抗后的输出电压，作为其余多个柔性牵引变压器的并网参考电压，实现成功并网；最后，对柔性牵引变压器的输出进行控制，实现柔性牵引供电系统的稳定运行。
[0006]现有技术二中，首先选择一座柔性牵引变压器为主所，将其连接至牵引网，并选择其他柔性牵引变压器作为从所，通过相位同步模块实现从所对牵引网侧的相位同步跟踪，保证并网同步性；之后，通过功率控制模块计算得到各个变压器电压参考值，以控制柔性牵引变压器稳定输出；最后，设置功率协调控制模块，实现牵引网侧的网压随列车运行状况适当增大或减小，调整每个柔性牵引变压器的出力情况。
[0007]虽然上述方法提供了对既有牵引供电系统的优化方案，但是没有完全解决柔性牵引变压器并网运行中的无功分配、频率偏差、线路损耗优化等问题，这对柔性牵引变压器出力调整和系统稳定运行而言尤为重要。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法，解决了现有技术中存在的未完全解决柔性牵引变压器并网运行中的无功分配、频率偏差、线路损耗优化等问题。
[0009]为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0010]本方案提供一种用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法，包括以下步骤：
[0011]S1、保留既有牵引供电系统中牵引变电所的三相输入
‑
两相输出供电结构，将输出端两相输出的α、β相以及接地线作为柔性牵引变压器的三相输入线，将既有的牵引变压器转换为柔性牵引变压器，其中，α、β相为既有牵引变压器的两相输电线；
[0012]S2、利用本地控制器对所述柔性牵引变压器进行本地控制，并利用二次控制器对本地控制结果进行修正，完成对柔性牵引供电系统的优化运行控制。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术保留了既有牵引供电系统存在的110kV/27.5kV牵引变压器，有效利用了现存资源，避免了直接接入高压电网，通过柔性牵引变压器的接入使输出电压可调可控，同时通过并网控制方式实现各个柔性牵引变压器的友好并网，主要实现了系统频率恢复、无功功率均分和线路损耗降低，保障了系统安全稳定和高效运行，具有实现长距离贯通供电的能力。基于系统线路阻抗变动带来的诸多问题，本专利技术采用本地控制+二次控制器结构，通过本地控制采集量和二次控制计算量之间的信息交互，建立了一套分层控制架构，为柔性牵引供电系统稳定运行及其优化控制提供了结构基础，解决了现有技术中存在的未完全解决柔性牵引变压器并网运行中的无功分配、频率偏差、线路损耗优化等问题。
[0014]进一步地，所述利用本地控制器对所述柔性牵引变压器进行控制，其具体为：
[0015]A1、采集柔性牵引变压器的输出电流i
L
、进网电流i
g
以及滤波电容电压v
c
，并通过单相锁相环方法获取柔性牵引变压器输出角频率ω；
[0016]A2、将进网电流i
g
以及滤波电容电压v
c
经二阶广义积分环节处理，得到αβ坐标系下的电压电流量v
cα
、v
cβ
、i
gα
和i
gβ
，其中，v
cα
和v
cβ
分别表示αβ坐标系下的电压量，i
gα
和i
gβ
分别表示αβ坐标系下的电流量；
[0017]A3、基于αβ坐标系下的电压电流量v
cα
、v
cβ
、i
gα
和i
gβ
，经Park变换得到dq坐标系下的电压电流量i
gd
、i
gq
、v
cd
和v
cq
，其中，i
gd
和i
gq
分别表示dq坐标系下的电流量，v
cd
和v
cq
分别表示dq坐标系下的电压量；
[0018]A4、根据电压电流量i
gd
、i
gq
、v
cd
和v
cq
，计算得到柔性牵引变压器的输出功率；
[0019]A5、将输出电流i
L
经Park变换得到dq坐标系下的电流量i
Ld
和i
Lq
；
[0020]A6、将有功功率p和无功功率q经过有功功率
‑
电压频率P
‑
f、无功功率
‑
电压幅值Q
‑
V下垂方程，得到柔性牵引变压器的参考电压幅值与相位；
[0021]A7、将电流量i
Ld
、i
Lq
与电压量v
cd
、v
cq
共同作为电压电流双闭环控制的输入量，且在控制中跟踪所述参考电压幅值与相位，以实现对柔性牵引变压器的输出功率进行控制，完成本地控制器对所述柔性牵引变压器的控制。
[0022]上述进一步方案的有益效果是：本专利技术通过本地控制可实现柔性牵引变压器输出电压对参考电压的动态跟踪。
[0023]再进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、保留既有牵引供电系统中牵引变电所的三相输入
‑
两相输出供电结构，将输出端两相输出的α、β相以及接地线作为柔性牵引变压器的三相输入线，将既有的牵引变压器转换为柔性牵引变压器，其中，α、β相为既有牵引变压器的两相输电线；S2、利用本地控制器对所述柔性牵引变压器进行本地控制，并利用二次控制器对本地控制结果进行修正，完成对柔性牵引供电系统的优化运行控制。2.根据权利要求1所述的用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法，其特征在于，所述利用本地控制器对所述柔性牵引变压器进行控制，其具体为：A1、采集柔性牵引变压器的输出电流i
L
、进网电流i
g
以及滤波电容电压v
c
，并通过单相锁相环方法获取柔性牵引变压器输出角频率ω；A2、将进网电流i
g
以及滤波电容电压v
c
经二阶广义积分环节处理，得到αβ坐标系下的电压电流量v
cα
、v
cβ
、i
gα
和i
gβ
，其中，v
cα
和v
cβ
分别表示αβ坐标系下的电压量，i
gα
和i
gβ
分别表示αβ坐标系下的电流量；A3、基于αβ坐标系下的电压电流量v
cα
、v
cβ
、i
gα
和i
gβ
，经Park变换得到dq坐标系下的电压电流量i
gd
、i
gq
、v
cd
和v
cq
，其中，i
gd
和i
gq
分别表示dq坐标系下的电流量，v
cd
和v
cq
分别表示dq坐标系下的电压量；A4、根据电压电流量i
gd
、i
gq
、v
cd
和v
cq
，计算得到柔性牵引变压器的输出的有功功率p和无功功率q；A5、将输出电流i
L
经Park变换得到dq坐标系下的电流量i
Ld
和i
Lq
；A6、将有功功率p和无功功率q经过有功功率
‑
电压频率P
‑
f、无功功率
‑
电压幅值Q
‑
V下垂方程，得到柔性牵引变压器的参考电压幅值与相位；A7、将电流量i
Ld
、i
Lq
与电压量v
cd
、v
cq
共同作为电压电流双闭环控制的输入量，且在控制中跟踪所述参考电压幅值与相位，以实现对柔性牵引变压器的输出功率进行控制，完成本地控制器对所述柔性牵引变压器的控制。3.根据权利要求2所述的用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法，其特征在于，所述步骤A4中输出功率的表达式如下：其中，p和q分别表示柔性牵引变压器输出的有功功率和无功功率。4.根据权利要求2所述的用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法，其特征在于，所述步骤A6中有功功率
‑
电压频率P
‑
f、无功功率
‑
电压幅值Q
‑
V下垂方程的表达式如下其中，ω表示柔性牵引变压器输出角频率，ω0表示系统额定角频率，k
p
表示有功功率下垂系数，P表示柔性牵引变压器的输出功率，P0表示柔性牵引变压器额定有功功率，ω
*
和U
*
均表示下垂方程所对应的两条曲线的纵截距，U表示柔性牵引变压器输出电压幅值，U0表示
系统额定电压幅值，k
q
表示无功功率下垂系数，Q表示柔性牵引变压器输出的无功功率，Q0表示柔性牵引变压器额定无功功率。5.根据权利要求2所述的用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法，其特征在于，利用二次控制器对本地控制结果进行二次控制：以恢复系统频率、均分无功功率以及降低线路损耗为目标，对本地控制结果进行修正，完成对所述柔性牵引变压器的控制。6.根据权利要求5所述的用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法，其特征在于，所述恢复系统频率，其具体为：B1、根据获...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晓琼，王亚磊，曾理，韩鹏程，宋泓默，林静英，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：