一种牵引变电所群贯通供电系统的补偿装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种牵引变电所群贯通供电系统的补偿装置及其控制方法。补偿装置包括斯科特变压器、背靠背变流器和测控单元；斯科特变压器的M变压器的一次侧连接到牵引变电所取电的两相母线；斯科特变压器的T变压器的一次侧，一端连接到牵引变电所未取电的那一相母线，另一端连接到M变压器的中心抽头；M变压器的二次侧连接到背靠背变流器的第二变流器的输入端，T变压器的的二次侧连接到背靠背变流器的第一变流器的输入端；测控单元用于采集牵引变电所取电的馈线电流和分段的电压，经处理后输出控制信号到背靠背变流器的控制端，控制背靠背变流器，对牵引变电所群贯通供电系统进行补偿。本发明专利技术可直接对所群贯通供电系统进行负序与无功综合补偿。负序与无功综合补偿。负序与无功综合补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种牵引变电所群贯通供电系统的补偿装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电气化铁路牵引供电系统
，特别是一种牵引变电所群贯通供电系统的补偿装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着电气化铁路的发展，电分相以及以负序为主的电能质量问题成为了制约电气化铁路发展的主要桎梏。机车经过电分相时会失速、断电，严重时还可能会发生坡停事故，影响了电气化铁路的安全稳定运行。在艰险山区电气化铁路地形险峻，需建设大量的长大坡道或长大隧道。若采用传统的牵引供电方案，则难以避免在长大坡道和长大隧道中设置电分相，从而降低了供电可靠性，带来运营安全问题。
[0003]为保障艰险山区电气化铁路安全、可靠运营，提出了牵引变电所群贯通供电系统(以下简称所群贯通供电系统)。该系统取消了群组内的电分相，实现群组内牵引网贯通供电，解决了所群内部的电分相问题。但是，所群贯通供电系统中各牵引变电所选用单相变压器，相比传统牵引供电系统，在外部电网侧的公共连接点(point of commmon coupling，PCC)处引起的负序更加严重。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种牵引变电所群贯通供电系统的补偿装置及其控制方法，以实现对所群贯通供电系统负序与无功的综合补偿。
[0005]实现本专利技术目的的技术方案如下：
[0006]一种牵引变电所群贯通供电系统的补偿装置，所述牵引变电所群贯通供电系统包括主变电站和多个牵引变电所，多个牵引变电所通过馈线分别取电于主变电站相同母线的不同分段；包括斯科特变压器、背靠背变流器和测控单元；斯科特变压器的M变压器的一次侧连接到牵引变电所取电的两相母线；斯科特变压器的T变压器的一次侧，一端连接到牵引变电所未取电的那一相母线，另一端连接到M变压器的中心抽头；M变压器的二次侧连接到背靠背变流器的第二变流器的输入端，T变压器的的二次侧连接到背靠背变流器的第一变流器的输入端；所述测控单元用于采集牵引变电所取电的馈线电流和分段的电压，经处理后输出控制信号到背靠背变流器的控制端，控制背靠背变流器，对所述牵引变电所群贯通供电系统进行补偿。
[0007]优选的，所述补偿装置按照与所述主变电站的最小距离设置。
[0008]上述补偿装置的一种控制方法：
[0009]所述牵引变电所群贯通供电系统在外部电网的公共连接点引起的三相电压不平衡度最大值为ε
0,max
，三相电压不平衡度的95％统计值为ε
0,95％
，日平均功率因数为PF0；
[0010]步骤1，采集t时刻牵引变电所取电的馈线电流和分段的电压和分段的电压其中，i＝1,2,...,n，为牵引变电所的序号；R、U为三相电源中牵引变电
所取电的两相，即连接到M变压器的一次侧的两相；CT指电流互感器，VT指电压互感器；
[0011]步骤2，计算t时刻的所群贯通供电系统引起的三相电压不平衡度ε0(t)，
[0012][0013]其中，S
n
表示外部电网短路容量，S
L
(t)为t时刻的所群贯通供电系统的总的视在功率，
[0014]式中，为t时刻所群贯通供电系统总的复功率，
[0015][0016]式中，为的向量表示，为的共轭值的向量表示；
[0017]步骤3，确定满意补偿目标：将功率因数补偿至日平均功率因数期望值PF1，将三相电压不平衡度最大值补偿至ε
1,max
，将三相电压不平衡度的95％统计值补偿至ε
1,95％
；
[0018]3.1确定t时刻无功补偿度C
q
(t)，
[0019][0020]其中，PF(t)为t时刻所群贯通供电系统的功率因数，
[0021][0022]式中，P
L
(t)、Q
L
(t)分别为t时刻所群贯通供电系统总的有功功率、总的无功功率，从外部电网流入所群贯通供电系统为正，从所群贯通供电系统返送回外部电网为负；
[0023]3.2确定t时刻负序补偿度C
n
(t)，
[0024][0025]步骤4，对所群贯通供电系统进行满意补偿：
[0026]4.1将和相减得到RU相间电压
[0027]4.2将进行有功分量与无功分量的分解得到有功电流分量I
p,i
(t)和无功电流分量I
q,i
(t)，
[0028][0029][0030]其中，I
CT,R,i
(t)为t时刻的有效值，为t时刻的功率因数角；
[0031]分别将有功分量I
p,i
(t)与无功分量I
q,i
(t)求和，得到总的有功分量I
p,sum
(t)和总的无功分量I
q,sum
(t)，
[0032][0033][0034]4.3计算第一变流器的补偿电流期望值i
1,ref
(t)和第二变流器的补偿电流期望值i
2,ref
(t)，
[0035][0036]其中，k为斯科特变压器中M变压器的变比，ψ1为斯科特变压器中T变压器的二次侧电压相位角，ψ2为斯科特变压器中M变压器二次侧电压相位角；
[0037]4.4根据i
1,ref
(t)和i
2,ref
(t)，采用电压电流双闭环控制方法，控制第一变流器和第二变流器，进行满意补偿。
[0038]上述补偿装置的另一种控制方法：
[0039]步骤1，采集t时刻牵引变电所取电的馈线电流和分段的电压和分段的电压其中，i＝1,2,...,n，为牵引变电所的序号；R、U为三相电源中牵引变电所取电的两相，即连接到M变压器的一次侧的两相；CT指电流互感器，VT指电压互感器；
[0040]步骤2，确定完全补偿目标：t时刻无功补偿度C
q
(t)＝1，t时刻负序补偿度C
n
(t)＝1；
[0041]步骤3，对所群贯通供电系统进行完全补偿：
[0042]3.1将和相减得到RU相间电压
[0043]3.2将进行有功分量与无功分量的分解得到有功电流分量I
p,i
(t)和无功电流分量I
q,i
(t)，
[0044][0045][0046]其中，I
CT,R,i
(t)为t时刻的有效值，为t时刻的功率因数角；
[0047]分别将有功分量I
p,i
(t)与无功分量I
q,i
(t)求和，得到总的有功分量I
p,sum
(t)和总的无功分量I
q,sum
(t)，
[0048][0049][0050]3.3计算第一变流器的补偿电流期望值i
1,ref
(t)和第二变流器的补偿电流期望值i
2,ref
(t)，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种牵引变电所群贯通供电系统的补偿装置，所述牵引变电所群贯通供电系统包括主变电站和多个牵引变电所，多个牵引变电所通过馈线分别取电于主变电站相同母线的不同分段；其特征在于，包括斯科特变压器、背靠背变流器和测控单元；斯科特变压器的M变压器的一次侧连接到牵引变电所取电的两相母线；斯科特变压器的T变压器的一次侧，一端连接到牵引变电所未取电的那一相母线，另一端连接到M变压器的中心抽头；M变压器的二次侧连接到背靠背变流器的第二变流器的输入端，T变压器的的二次侧连接到背靠背变流器的第一变流器的输入端；所述测控单元用于采集牵引变电所取电的馈线电流和分段的电压，经处理后输出控制信号到背靠背变流器的控制端，控制背靠背变流器，对所述牵引变电所群贯通供电系统进行补偿。2.如权利要求1所述的补偿装置，其特征在于，所述补偿装置按照与所述主变电站的最小距离设置。3.如权利要求1所述的补偿装置的控制方法，其特征在于，所述牵引变电所群贯通供电系统在外部电网的公共连接点引起的三相电压不平衡度最大值为ε
0,max
，三相电压不平衡度的95％统计值为ε
0,95％
，日平均功率因数为PF0；步骤1，采集t时刻牵引变电所取电的馈线电流和分段的电压和分段的电压其中，i＝1,2,...,n，为牵引变电所的序号；R、U为三相电源中牵引变电所取电的两相，即连接到M变压器的一次侧的两相；CT指电流互感器，VT指电压互感器；步骤2，计算t时刻的所群贯通供电系统引起的三相电压不平衡度ε0(t)，其中，S
n
表示外部电网短路容量，S
L
(t)为t时刻的所群贯通供电系统的总的视在功率，式中，为t时刻所群贯通供电系统总的复功率，式中，为的向量表示，为的共轭值的向量表示；步骤3，确定满意补偿目标：将功率因数补偿至日平均功率因数期望值PF1，将三相电压不平衡度最大值补偿至ε
1,max
，将三相电压不平衡度的95％统计值补偿至ε
1,95％
；3.1确定t时刻无功补偿度C
q
(t)，其中，PF(t)为t时刻所群贯通供电系统的功率因数，
式中，P
L
(t)、Q
L
(t)分别为t时刻所群贯通供电系统总的有功功率、总的无功功率，从外部电网流入所群贯通供电系统为正，从所群贯通供电系统返送回外部电网为负；3.2确定t时刻负序补偿度C
n
(t)，步骤4，对所群贯通供电系统进行满意补偿：4.1将和相减得到RU相间电压4.2将进行有功分量与无功分量的分解得到有功电流分量I
p,i
(t)和无功电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海涛，吕子佥，陶海东，刘芸江，刘海军，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：