[发明专利]城市轨道交通负荷牵引电缆谐波放大的治理方法

说明书

技术领域

本发明涉及城市轨道交通牵引供电系统谐波治理技术领域，特别涉及一种城市轨道交通负荷牵引电缆谐波放大的治理方法。

背景技术

随着我国城市化的加速，城市交通问题日益突出，而城市轨道交通具有运能大、速度快、成本低、节约能源以及能缓解地面交通拥挤和有利于环境保护等优点，正在使其成为社会发展的热点领域。目前各大中心城市相继建设或正在规划建设城市轨道交通系统。

然而，随着高压直流输电、电气化铁路和钢铁企业越来越多的接入110kV及以上的电力系统，其产生的谐波注入系统成为城市轨道交通负荷的背景谐波源。城市轨道交通自身普遍采用直流供电方式，牵引供电系统采用12脉波或者24脉波的整流机组将交流电转换成列车所需的直流电。这些整流机组在运行的过程中都会产生大量的谐波注入系统，成了系统中谐波的主要来源。

由于城市轨道交通牵引供电系统供电电缆长度长、电缆等效充电电容大，常在牵引供电系统负荷较小时出现无功倒送现象。同时城市轨道交通受到背景谐波和自身产生的谐波影响，可能在某次谐波频率时电缆充电电容容抗和系统阻抗、变压器阻抗、负荷阻抗之间发生串并联谐振，造成谐波放大现象，进而影响城市轨道交通牵引供电系统的安全稳定运行。业界工程技术人员认为采取无功补偿的方式，将牵引电缆的充电功率补偿完就可以解决谐波放大的问题，这种观点是错误的。此方法并没有破坏牵引电缆谐振条件，牵引电缆的充电电容依然会引起串并联谐振。若在系统中并联一个谐振频率次电抗等于牵引电缆谐振频率次容抗的电感进行无功补偿。虽然可以改变谐振条件使得系统不发生串并联谐振，但是此时的电抗器的容量为几百兆乏与现实条件不符。有源电力滤波器由于其电压等级的限制，不能滤除高压系统的谐波。对于城市轨道交通负荷牵引电缆引起谐波放大的问题该如何解决，现有的技术中还没有相关的解决方案。

发明内容

本发明提供一种城市轨道交通负荷牵引电缆谐波放大的治理方法，用以解决现有城市轨道交通负荷牵引电缆引起谐波放大的问题没有很好的解决方案的问题。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案实现：

一种城市轨道交通负荷牵引电缆谐波放大的治理方法，包括以下步骤：

S1、获取牵引系统参数，包括：牵引系统母线电压V、牵引系统母线最小短路容量S_d、主变压器容量S_T、阻抗电压百分比u_k％、电缆的充电功率Q_C；

S2、计算系统阻抗X_s、变压器阻抗X_T和电缆的容抗X_c：

S3、建立阻抗模型：阻抗模型包括来自上级电网的背景谐波电压U_S,h，牵引整流机组产生的谐波电流I_h，折算到所述牵引系统母线电压V的系统谐波阻抗X_S,h，折算到所述牵引系统母线电压V的主变压器谐波阻抗X_T,h，电缆等效谐波阻抗X_C,h，以及轨道交通牵引负荷的等效谐波模型X_L,h和R_L,h，其中h为谐波次数；所述背景谐波电压U_S,h一端与进行母线连接另一端与系统谐波阻抗X_S,h一端连接，系统谐波阻抗X_S,h另一端与所述主变压器谐波阻抗X_T,h一端连接，X_T,h另一端与电缆等效谐波阻抗X_C,h连接，X_C,h另一端接地，X_L,h和R_L,h并联后再与X_C,h并联，I_h与X_C,h并联。

S4、将步骤S2计算获得的系统阻抗X_s、变压器阻抗X_T和电缆的容抗X_c参数代入步骤S3所建立的阻抗模型进行仿真找出可能产生谐波放大的谐波次数；

S5、根据步骤S4获得的能产生谐波放大的谐波次数设计配电网阻抗补偿装置；

S6、将步骤S5设计的配电网阻抗补偿装置代入到步骤S3所述的阻抗模型，并仿真、分析及安全校核；

S7、判断分析步骤S6配置配电网阻抗补偿装置后的阻抗模型，若通过安全校核，则进入下一步骤，若否则返回步骤S5重新设计配电网阻抗补偿装置。

S8、完成城市轨道交通负荷牵引电缆谐波放大的配电网阻抗补偿装置选型。