【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电气化铁路，尤其涉及一种功率调节及储能装置的容量分配及能量管理方法。
技术介绍
1、电气化铁路牵引采用单相27.5kv交流给列车供电，为了减小对电网的影响，在铁路沿线，采用三相轮流供电，让电网三相负荷基本平衡。牵引供电网两个供电分区的负荷不可能保持一致，因此对于三相电网来说，电气化铁路牵引负荷具有非线性、不对称和波动性的特点，其将产生的三相不平衡负序电流并注入电网。因为牵引网负序电压过大而影响其它用户的正常生产和负序不达标罚款的情况时有发生。
2、电气化铁路中，再生制动能量除部分为同一牵引网上运行的其它牵引的列车利用外，多余能量回送到高压电网。但是电网对列车回送的电能不计费或者采用返送正计，造成运营电费的增加。如果能充分利用再生制动能量，不仅可以减小直接用电量，同时可以降低需量，从而降低电价，达到提质增效的效果。
3、我国电气化铁路主要采用交-直-交牵引的动车组和大功率货运机车取代原有交-直牵引机车，牵引和制动时交流侧功率因数接近为1，虽然不存在低次谐波和无功的问题，但是仍然存在负序问题。而且列车在运行过程中向牵引网注入1khz-2khz高频的谐波，谐波电流经过牵引网线路参数放大，引起的高频振荡问题。伴随着电气化铁路的不断发展，车网低频振荡事故时有发生，即在牵引网的同一供电臂下多台机车同时运行或启动时，网压、网流及机车直流环节中的电压会发生频率为3～10hz的低频振荡，电压、电流波动大，从而致使大量的机车牵引封锁无法正常启动，严重时甚至导致高压设备绝缘损坏、电压互感器烧毁、避雷器击穿、接触网
4、为了解决上述问题，如图1所示，在电气化铁路牵引供电系统中增加大容量的功率调节及储能装置(也称功率融通装置或潮流控制器)成为必要的选择。在电气化铁路牵引所或分区所，通常需要增加几m或者几十m容量的功率调节及储能装置，具体地，所述功率调节及储能装置包括功率调节变流器、储能变流器和储能电池等。该装置同时具备再生能量利用、负序补偿、无功补偿、有源滤波、抑制牵引网振荡等众多功能。
5、目前，接入电气化铁路的功率调节及储能装置，主要关注储能介质(锂电池或超级电容)的能量管理，没有充分考虑无功补偿、负序补偿和谐波补偿等功能实现，没有充分考虑接入电气化铁路牵引供电系统的功率调节及储能装置容量有限，而要实现无功补偿、负序补偿、谐波补偿等多种功能，电气化铁路牵引供电系统的功率调节及储能装置的容量该如何进行分配？能量该如何管理？
技术实现思路
1、为解决电气化铁路牵引供电系统的功率调节变流器及储能装置容量有限，若要实现多种功能，电气化铁路牵引供电系统的功率调节变流器及储能装置的容量如何分配以及能量如何管理的技术问题，本专利技术提出了一种功率调节及储能装置的容量分配及能量管理方法。
2、第一方面，本专利技术实施例提供一种功率调节及储能装置的容量分配及能量管理方法，应用于电气化铁路牵引供电系统，所述电气化铁路牵引供电系统包括功率调节及储能装置、两条牵引供电臂以及设置在牵引供电臂上的fc支路，所述功率调节及储能装置包括功率调节变流器、储能变流器和储能电池，包括：
3、获取两条牵引供电臂上的电压、牵引负荷电流和fc支路电流；
4、根据两条牵引供电臂的电压、牵引负荷电流和fc支路电流，计算正序无功电流、负序有功电流、负序无功电流、正序d轴谐波电流、正序q轴谐波电流、负序d轴谐波电流和负序q轴谐波电流，其中所述正序无功电流表示目标补偿电流；
5、根据正序无功电流和功率调节变流器的额定补偿电流对无功补偿电流进行分配；
6、在分配无功补偿电流后功率调节变流器的剩余容量不为零，则根据当前机车工况和储能电池的soc确定储能电池的充电功率或者放电功率；
7、在确定储能变流器的充电功率或者放电功率后功率调节变流器的剩余容量仍不为零，则根据负序有功电流、负序无功电流和根据储能电池的充电功率确定的第二正序有功电流对负序补偿电流进行分配；
8、在分配负序补偿电流后功率调节变流器的剩余容量仍不为零，则根据正序d轴谐波电流、正序q轴谐波电流、负序d轴谐波电流和负序q轴谐波电流，对补偿谐波电流峰值设置限制；
9、对功率调节变流器的补偿电流进行校验，若补偿电流校验通过，则根据已分配的无功补偿电流和负序补偿电流以及对补偿谐波电流峰值设置的限制生成功率调节变流器待执行的补偿电流指令。
10、在一些实现方式中，所述根据正序无功电流和功率调节变流器的额定补偿电流对无功补偿电流进行分配，包括：
11、若正序无功电流小于或等于50％的额定补偿电流，则分配的无功补偿电流为100％的正序无功电流；
12、若正序无功电流大于50％的额定补偿电流，则分配的无功补偿电流为不高于50％的额定补偿电流。
13、在一些实现方式中，所述根据负序有功电流、负序无功电流和根据储能电池的放电功率确定的第二正序有功电流对负序补偿电流进行分配，包括：
14、根据第二正序有功电流、额定补偿电流和已分配的无功补偿电流，计算功率调节变流器在分配无功补偿电流后的补偿电流，并根据负序有功电流、负序无功电流计算负序电流；
15、若负序电流小于或等于功率调节变流器在分配无功补偿电流后的补偿电流，则分配的负序补偿电流为100％的负序电流；
16、若负序电流大于功率调节变流器在分配无功补偿电流后的补偿电流，则分配的负序补偿电流为不高于功率调节变流器在分配无功补偿电流后的补偿电流。
17、在一些实现方式中，所述根据正序d轴谐波电流、正序q轴谐波电流、负序d轴谐波电流和负序q轴谐波电流，对补偿谐波电流峰值设置限制，包括：
18、根据正序d轴谐波电流、正序q轴谐波电流、负序d轴谐波电流和负序q轴谐波电流计算谐波电流峰值；
19、若谐波电流峰值小于或等于0.3倍的额定补偿电流峰值，则补偿所有谐波；
20、若谐波电流峰值大于0.3倍的额定补偿电流峰值，则将补偿谐波电流峰值限制为不高于0.3倍的额定补偿电流峰值。
21、在一些实现方式中，所述根据当前机车工况和储能电池的soc确定储能电池的充电功率或者放电功率，包括：
22、当前工况为制动工况时，判断储能电池的soc是否达到预设的上限值；
23、若储能电池的soc未达到预设的上限值，则以储能变流器的最大功率作为储能电池的充电功率吸收再生能量，直至储能电池的soc达到预设的上限值。
24、在一些实现方式中，所述根据当前机车工况和储能电池的soc确定储能变流器的充电功率或者放电功率，包括：
25、当前机车工况为牵引工况时，判断机车牵引功率是否大于预设的储能释放目标值；
26、当机车牵本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种功率调节及储能装置的容量分配及能量管理方法，应用于电气化铁路牵引供电系统，所述电气化铁路牵引供电系统包括功率调节及储能装置、两条牵引供电臂以及设置在牵引供电臂上的FC支路，所述功率调节及储能装置包括功率调节变流器、储能变流器和储能电池，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据正序无功电流和功率调节变流器的额定补偿电流对无功补偿电流进行分配，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据负序有功电流、负序无功电流和根据储能电池的放电功率确定的第二正序有功电流对负序补偿电流进行分配，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据正序d轴谐波电流、正序q轴谐波电流、负序d轴谐波电流和负序q轴谐波电流，对补偿谐波电流峰值设置限制，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前机车工况和储能电池的SOC确定储能电池的充电功率或者放电功率，包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前机车工况和储能电池的SOC确定储能变流器的充电功率或者放
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据两条牵引供电臂上的电压、牵引负荷电流和FC支路电流，计算正序无功电流、负序有功电流、负序无功电流、正序d轴谐波电流、正序q轴谐波电流、负序d轴谐波电流和负序q轴谐波电流；包括：
8.一种功率调节及储能装置的容量分配及能量管理装置，应用于电气化铁路牵引供电系统，所述电气化铁路牵引供电系统包括功率调节及储能装置、两条牵引供电臂以及设置在牵引供电臂上的FC支路，所述功率调节及储能装置包括功率调节变流器、储能变流器、储能电池，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和至少一个处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种功率调节及储能装置的容量分配及能量管理方法，应用于电气化铁路牵引供电系统，所述电气化铁路牵引供电系统包括功率调节及储能装置、两条牵引供电臂以及设置在牵引供电臂上的fc支路，所述功率调节及储能装置包括功率调节变流器、储能变流器和储能电池，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据正序无功电流和功率调节变流器的额定补偿电流对无功补偿电流进行分配，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据负序有功电流、负序无功电流和根据储能电池的放电功率确定的第二正序有功电流对负序补偿电流进行分配，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据正序d轴谐波电流、正序q轴谐波电流、负序d轴谐波电流和负序q轴谐波电流，对补偿谐波电流峰值设置限制，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前机车工况和储能电池的soc确定储能电池的充电功率或者放电功率，包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前机车...
【专利技术属性】
技术研发人员：王永斌，张东涛，刘文海，于洋，白国强，杨三军，
申请(专利权)人：国能新朔铁路有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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