[发明专利]一种基于铁路电能质量综合治理装置的超负荷补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路牵引变电站的控制领域，尤其是涉及一种基于铁路电能质量综合治理装置的超负荷补偿方法。

背景技术

电气化铁路牵引供电网的供电可靠和安全性是电力机车安全、可靠、经济运行的重要保障。而电力机车作为一种特殊的电力负荷,其釆用单相供方式，在未采取补偿措施时不可避免地向上级电力系统注入负序电流；由于电力机车负荷为整流驱动和具有随机性，同时带来了无功、谐波、电压波动等电能质量问题严重恶化了牵引供电网及其上级电力系统的电能质量。其中，负序电流增大同步电机的附加损耗、降低变压器出力、引起继电保护装置误动等；谐波电流引起发电机、变压器、输电线路附加损耗，并可能产生谐波放大烧毁电力设备；无功功率不足增加输电线路损耗,降低电压水平。给电力系统和牵引网的安全可靠供电带来了挑战。因此，必须采取有效的治理措施，对牵引供电网的电能质量进行控制，使其处于允许范围内，以保证电力系统和牵引网安全可靠供电。

目前国内外提出的电气化铁路负序、谐波和无功综合补偿方法可以分为主动治理和被动治理两类。其中，被动治理方法主要的其中一种为增加两相接入的铁路功率调节器(Railway Power Conditioner,RPC)及各种变型结构。2002年，日本在新延伸的东北新干线每个牵引变电所安装了20MVA/60kV的商用铁路功率调节器(railway static power conditioner，RPCs)。RPCs采用两个电压源型变流器(VSC)组成背靠背结构，直流侧共用电容，交流侧分接于牵引变电所两供电臂。具有有功电流转移、无功补偿、稳定牵引网电压和滤波谐波等功能。运行结果表明，RPC在稳定牵引系统供电电压和谐波治理方面，效果很好。

但是铁路机车的负载具有不稳定性，在起步和紧急刹车的情况下会产生突变电流，并且在外围电力设备老化时也可能发生电流突变。现有的RPC设备在电流超过自身补偿最大值时会立即启动保护机制从而完全丧失补偿能力，这样导致原本就不平衡的供电网更加失衡，给上层供电系统带来极大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种基于铁路电能质量综合治理装置的超负荷补偿方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于铁路电能质量综合治理装置的超负荷补偿方法，所述方法包括下列步骤：

1)根据铁路电能质量综合治理装置的运行状态，计算负序不平衡度；

2)根据铁路电能质量综合治理装置在完全补偿状态时的相关参数值，结合步骤1)得到的负序不平衡度，确定最优补偿点；

3)根据步骤2)得到的最优补偿点，确定超负荷补偿值，实现超负荷补偿。

优选地，述负序不平衡度具体为：

其中，ε_U为负序不平衡度，ε₁为双臂电流比值参数，S_L为负载有功容量，S_d为系统短路容量。

优选地，所述步骤2)包括：

21)根据铁路电能质量综合治理装置在完全补偿状态时的相关参数值，确定超负荷补偿状态下的补偿参数满足的函数关系；

22)根据步骤21)得到的超负荷补偿状态下补偿参数的函数关系，结合步骤1)得到的负序不平衡度，确定最优补偿点。

优选地，所述补偿参数包括有功补偿系数和补偿角度。

优选地，所述超负荷补偿状态下的补偿参数满足的函数关系具体为：

ΔI_p+max{ΔI_qα,ΔI_qβ}＝I_max

其中，ΔI_p为有功电流增量，ΔI_qα为负载较高的α臂上的无功电流增量，ΔI_qβ为负载较低的β臂上的无功电流增量，I_max为最大补偿电流。

优选地，所述步骤22)包括：在补偿参数满足步骤21)得到的函数关系的情况下，确定使步骤1)中的负序不平衡度达到最小值的补偿参数值，作为最优补偿点。

优选地，所述步骤3)包括：

31)根据步骤2)得到的最优补偿点，计算得到有功补偿量；

32)根据步骤2)得到的最优补偿点，计算得到无功补偿量；

33)根据步骤31)得到的有功补偿量和步骤32)得到的无功补偿量，计算补偿后的电流值，同时得到对应的补偿后的电流方向。

优选地，所述有功补偿量具体为：