[發明專利]一種電網電能質量影響的計算方法

在審

• 申請號: 201711097831.5
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107657398A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 措姆;小布窮;潘愛強;高海賓;張俊杰;柯勇;潘玲;孫曉佳;陳甜甜;張鵬
• 申請（專利權）人: 國網西藏電力有限公司電力科學研究院;華東電力試驗研究院有限公司;國網上海市電力公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙)31249
• 代理人: 朱成之,周乃鑫

技術領域

本發明涉及電網電能領域，特別涉及一種電網電能質量影響的計算方法。

背景技術

現有技術中，鐵路支線在從起始站至終點站的沿線會分布有多個站點，且各個站點之間距離不盡相同。有些鐵路運線會以客運為主、兼顧少量貨運。其中，客機可采用SS8牽引，遠期過渡到動車組；貨機可采用交直交傳動的HXD3，牽引定數可為4000t。客車對數可以為近期48對，遠期76對；貨車對數也可以為近期17對，遠期7對。為了給鐵路支線提供電源，需在某境內新建一座牽引站，該牽引變電所的位置會根據具體鐵路支線進行設定。

鐵路支線運行在對國家經濟建設、人民的生活帶來支撐和便利的同時，對沿線為其供電的公共電網的電能質量帶來嚴峻的考驗。電氣化鐵路對電網電能質量的污染主要表現在：機車啟停、變速時功率變化引起電網公共連接點供電母線電壓變動；機車整流或變頻電源注入電網的諧波電流污染；以及由于機車單相供電制式注入電網的負序電流，從而引起電網公共連接點母線的三相電壓不平衡。對電網電能質量影響的程度，一方面與采取的電能質量治理措施有關，另一方面也與所采用的外部供電方案，以及牽引站的內部供電方案，特別是很大程度上取決于所采用的牽引變壓器的類型和接線方式有關。

類似實例還有很多，通過上述背景可知，對電網電能影響的計算和評估對電網發展和鐵路運輸的發展具有很大的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種電網電能質量影響的計算方法，其通過選擇站點的外部供電方案、負荷水平以及牽引變壓器的類型和接線方式，對牽引站注入設定站點的負序電流和引起的三相電壓不平衡度進行計算，有利于電能質量治理措施的采用和更新，也有利于評估電網和發展電路運輸。

為了達到上述目的，本發明提供的一種電網電能質量影響的計算方法，其步驟為：

步驟1、確定牽引站的供電方案；

步驟2、確定若干個設定站點的外部供電方案；

步驟3、選擇所述牽引站的負荷水平；

步驟4、根據所述設定站點的外部供電方案、負荷水平分別計算牽引站注入各個設定站點的諧波電流限值和負序電流限值；

步驟5、對列車運行時產生的諧波電流和負序電流進行計算后，計算出牽引站注入設定站點的負序電流和引起的三相電壓不平衡度。

優選地，所述步驟1包含確定所述牽引站的電壓等級、牽引站各側接線方式、電源進線方式、主變的運行方式和主容量。

優選地，所述步驟2包含：

步驟2.1、規劃電網覆蓋的鐵路路線：確定各個設定站點與牽引站之間的距離；

步驟2.2、確定各個設定站點的電網數據。

優選地，所述步驟3中，所述負荷水平的技術指標參數包含：供電臂長度、全日平均負荷電流、95％最大概率電流、最大負荷電流、安裝容量、并聯電容安裝容量和年用電量；

所述負荷水平包含近期負荷水平和遠期負荷水平。

優選地，所述步驟4中，所述諧波電流限值基于負荷水平方式下，根據各個外部供電方案的設定站點的一次側母線小方式下短路電流、對應設定站點的一次側母線最小短路容量、主變容量、折算至設定站點的二次側母線的最小短路容量和對應的牽引站的牽引變壓器容量來進行計算。

優選地，所述步驟4中，確定接于公共連接點的每個用戶引起該點負序電壓不平衡度限值，公共連接點的正序阻抗與負序阻抗相等，則所述負序電流可通過下式進行折算：

式中：I₂為負序電流值；ε_U2為負序電壓不平衡度；S_k為公共連接點的三相短路容量；U_L為線電壓；

所述諧波電流限值的計算方法為：根據負荷水平以及設定站點的外部供電方案進行計算牽引站注入各個設定站點的諧波電流限值。

優選地，所述步驟5中，根據牽引方式的諧波特性、負荷水平及供電方案，對應地計算出各次諧波電流值。

優選地，所述牽引方式為SS8型電力機車牽引：根據所述SS8型電力機車牽引方式的諧波特性，并通過牽引負荷饋線諧波電流含有率回歸公式得出負荷水平；所述牽引負荷饋線諧波電流含有率回歸公式為：

K_n＝a+b×I_f(％) (2)；

其中，K_n為n次諧波電流含有率；a，b為回歸系數；I_f為負荷電流；

或者，所述牽引方式為和諧號HXD3型電力機車，其負荷特性包含功率因數高、諧波頻譜寬、高次諧波含量低和各次諧波電流含量均在2.5％以下。