本发明专利技术公开了一种电气化铁路供电臂末端网压提高装置及其方法，在牵引变电所供电臂的末端装设网压提高装置，实现对负荷无功电流的就地动态补偿，从而提高线路网压。FC装置、动态可调无功源和电压互感器相并联，动态可调无功源和FC装置相互配合实现对负荷无功电流的就地动态跟踪补偿，动态可调无功源实现无级、无触点投切，控制输出的无功容量；FC装置包括相互串联的滤波电抗器和电容器组；电压互感器的二次侧与控制器相连。本发明专利技术解决了由于供电臂长、线路阻抗大，在变电所安装补偿装置设备安装容量相对较大，无功电流导致输电线路的效率更低，达不到最佳的网压提高效果的问题，网压提高装置，不受牵引变电所空间位置限制，投资小、工期短。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电能质量治理装置，尤其是涉及一种电气化铁路供电臂末端网压提高的装置及其方法，主要用于轨道交通输配电系统中。
技术介绍
随着我国铁路高速、重载发展步伐的加快，铁路线运量的日益增加，许多电气化运营区段由于受地形、地势的影响，牵引变电所布局区段较远，使得坡度较大的牵引网电压过低(低于19kv)，造成停车事故，严重影响了线路的运输通过能力。目前，解决牵引网电压过低的办法一般采用扩大变压器的容量、加大配电线路的线径、改变牵引网供电方式、增加牵引变电所来减少供电臂长度等方法，提高供电能力。但是这些方法投资大、工期长，也没有从根本上解决电压损失的问题。为寻求更好地解决网压过低的问题，许多人都做过相关的研究，一般是在牵引变电所出口或分区亭加装无功补偿装置。对于供电臂较长、线路阻抗较大的电气化铁路，采用在变电所出口加装无功补偿装置的方法提高网压，会导致设备的安装容量大，无功电流致使输电线路的效率更低，该方法达不到最佳的网压提高效果，并且受变电所的空间位置的限制。由于越靠近线路末端，线路的阻抗越大，负荷在供电臂末端时线路网压也越低，因此在供电臂末端装设无功补偿装置对负荷进行就地补偿效果最好，既充分利用既有供电设施、维持既有牵引变电所分布不变、减少对接触悬挂部分的改造，又减少了工程改造对行车的干扰，节省了设备的安装容量。以下是现有技术中的三种技术方案(1)现有技术1为1999年4月15日发表在1999年第2期《电气化铁道》上的论文《晶闸管投切电容器装置在川黔线改造中的应用》。该篇论文针对川黔电气化铁路运量迅猛增长所造成的网压低和输变电设备容量不足的问题，文中指出了扩能改造不宜新增牵引变电所、常规的电压加强措施很难达到大的补偿量、采用FC(Fixed Capcitor,固定电容补偿)装置补偿容易造成过补偿，进而提出在供电臂末端和中部安装可调电容补偿装置的方案。方案中所采用的可调电容补偿装置为TSC (Thyristor Switched Capcitor，晶闸管投切电容器)装置。(2)现有技术2为2004年10月15日发表在2004年第5期《电气化铁道》上的论文《大秦线延庆一下庄供电臂电压偏低的解决方案》。该篇论文针对大秦电气化铁路运量增加后，延庆至下庄供电臂母线电压偏低的问题，提出了在延庆变电所安装自动档调压器， 在变电所馈线增设AT变压器，在下庄分区亭增设FC装置和动态电容补偿装置的改造方案。 其中动态电容补偿装置为多组MSC(Mechanically Switched Capacitor，机械投切电容器) 分级投切装置。(3)现有技术3为2009年09月14日申请，2010年11月10日公开，公开号为 CN101882788A的中国专利技术专利申请《一种重载铁路长供电臂末端网压提高方法及装置》。该专利技术专利申请提出了一种重载长供电臂末端网压提高的方法及装置。采用在SCOTT主变压器的出线端装入直挂式TCR (Thyristor Controlled Reactor，晶闸管控制电抗器)型SVC(Static Var Compensator，静止型无功补偿)装置，同时在长供电臂的末端的自耦变压器端装设降压式多组TSC装置，对供电臂的末端采用降压式分组TSC装置进行补偿，从而改善牵引网电压。从以上文献中可以看出，在现有技术1、2、3中均提出在供电臂末端加装FC装置或 MSC、TSC分级投切装置。由于电气化铁路供电臂末端的负荷波动幅度大，若仅采用FC装置或MSC、TSC分级投切装置，投切频率比较高，不能实现动态跟踪补偿，很容易造成无功过补和欠补状态，导致电压波动比较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，采用无级、无触点投切的方法，实现对负荷的就地动态跟踪补偿，使网压稳定在一定的范围，同时改善系统电能质量，保证线路通过能力。本专利技术具体提供了一种电气化铁路供电臂末端网压提高装置的具体实施方式，一种电气化铁路供电臂末端网压提高装置，网压提高装置与牵引变电所供电臂的末端相连， 包括动态可调无功源、FC装置、电压互感器、控制器和保护装置，FC装置、动态可调无功源和电压互感器相并联，动态可调无功源和FC装置相互配合实现对负荷无功电流的就地动态跟踪补偿，动态可调无功源包括大功率开关器件，实现无级、无触点投切，控制输出的无功容量；FC装置包括相互串联的滤波电抗器和电容器组；电压互感器的二次侧与控制器相连，用于检测线路电压；控制器检测供电臂末端的电压，并计算和控制晶闸管的导通角或 IGBT的导通与关断角度，调节动态可调无功源输出的无功容量。作为本专利技术一种电气化铁路供电臂末端网压提高装置进一步的实施方式，动态可调无功源为直挂式TCR装置或SVG装置。作为本专利技术一种电气化铁路供电臂末端网压提高装置进一步的实施方式，直挂式 TCR装置包括晶闸管阀和相控电抗器，晶闸管阀由一组以上反并联的晶闸管串联而成，晶闸管的控制极与控制器相连，用于控制晶闸管阀的通断；控制器检测计算供电臂末端电压并根据电压值实时、连续地改变晶闸管阀的导通角，平滑地调节相控电抗器输出的感性无功。作为本专利技术一种电气化铁路供电臂末端网压提高装置的另一种实施方式，SVG装置进一步包括IGBT模块、电抗器和变压器，变压器将接触网电压进行降压，再通过电抗器与IGBT模块相连，控制器检测计算供电臂末端电压，并根据电压值实时、连续地改变IGBT 模块中电子器件的导通和关断，平滑地控制动态可调无功源输出感性或容性无功，保证线路不出现过补或欠补。作为本专利技术一种电气化铁路供电臂末端网压提高装置进一步的实施方式，当动态可调无功源为直挂式TCR装置时，FC装置设置成3次或3次以上的奇数次滤波电路，FC装置的补偿容量设置为_4Mvar，动态可调无功源的额定输出容量设置为0 +4Mvar，整个系统输出的无功容量范围为_4Mvar OMvar。作为本专利技术一种电气化铁路供电臂末端网压提高装置的另一种实施方式，当动态可调无功源为SVG装置时，FC装置设置成3次或3次以上的奇数次滤波电路，FC装置的补偿容量设置为-2Mvar，动态可调无功源的额定输出容量设置为_2Mvar +2Mvar，整个系统输出的无功容量范围为_4Mvar OMvar。一种电气化铁路供电臂末端网压提高装置对供电臂末端网压进行提高的方法，包括以下步骤将FC装置、动态可调无功源和电压互感器相并联，并通过开关装置与供电臂的末端相连；FC装置提供固定的容性无功功率，用来补偿机车负荷产生的感性无功功率，同时滤除谐波；当线路空载或轻载时，FC装置输出的容性无功形成过补偿，由动态可调无功源补偿剩余的容性无功；当机车负载产生的感性无功发生变化时，通过控制动态可调无功源中电子元件的导通角无级调节动态可调无功源输出的无功的大小，使系统总无功功率始终保持为规定的数值。作为本专利技术一种电气化铁路供电臂末端网压提高方法进一步的实施方式，当网压提高装置投运时，先合各支路开关，再合总回路开关，当网压提高装置工作时，FC装置始终投入运行，输出容性无功为_4Mvar，由电压互感器检测线路的电压，提供给控制器，再由控制器根据线路电压值计算出晶闸管阀的导通角度，使动态可调无功源输出的容量在0 +4Mvar范围内变化；当线路空载时，网压正常，无需进行网压提升，动态可调本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电气化铁路供电臂末端网压提高装置，其特征在于：所述网压提高装置与牵引变电所供电臂的末端相连，包括动态可调无功源（１２）、ＦＣ装置（９）、电压互感器（２）、控制器（１）和保护装置（１１），ＦＣ装置（９）、动态可调无功源（１２）和电压互感器（２）相并联，动态可调无功源（１２）和ＦＣ装置（９）相互配合实现对负荷无功电流的就地动态跟踪补偿，所述的动态可调无功源（１２）包括大功率开关器件，实现无级、无触点投切，控制输出的无功容量；ＦＣ装置（９）包括相互串联的滤波电抗器（８）和电容器组（１０）；电压互感器（２）的二次侧与控制器（１）相连，用于检测线路电压；控制器（１）检测供电臂末端的电压，并计算和控制晶闸管的导通角或ＩＧＢＴ的导通与关断角度，调节动态可调无功源（１２）输出的无功容量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：石二磊，黄燕艳，周方圆，段世彦，周靖，唐建宇，余军，吴明水，文韬，邱文俊，朱建波，易海泉，胡前，吴选宝，王桂华，蔡蔚，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：43
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