[發明專利]一種牽引供電系統-區域電網并聯諧波諧振頻率識別方法

有效

• 申請號: 202110363959.1
• 申請日: 2021-04-03
• 公開（公告）號: CN112858784B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 魏巍;徐琳;劉暢;靳旦;劉雪原;楊華
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R23/163
• 分類號: G01R23/163
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙) 51245
• 代理人: 崔建中

一種牽引供電系統?區域電網并聯諧波諧振頻率識別方法，利用電能質量同步監測設備記錄牽引變壓器高壓側區域電網任一母線A相、B相或C相電壓波形以及機車網側電壓波形，來估計由機車發射諧波從機車網側高壓電路到牽引變壓器高壓側區域電網該母線A相、B相或C相的放大倍數，進而判斷鐵路牽引供電系統?區域電網是否存在并聯諧波諧振頻率。本發明可以識別鐵路牽引供電系統?區域電網是否存在并聯諧波諧振頻率，且能定量反映機車發射諧波對區域電力系統的諧波影響大小；可用于定量分析鐵路機車發射諧波對牽引變壓器高壓側區域電網的諧波影響，相比于仿真分析的方法，不需要建立牽引供電系統?區域電網諧波模型，更簡單且足夠精確。

技術領域

本發明涉及鐵路牽引供電系統電能質量技術領域，特別是一種牽引供電系統-區域電網并聯諧波諧振頻率識別方法。

背景技術

截至2020年7月，中國高鐵營業里程達到3.6萬公里以上，超過世界高鐵總里程的三分之二。根據國鐵集團日前發布《新時代交通強國鐵路先行規劃綱要》：未來30年全國鐵路網20萬公里，其中高鐵7萬公里，50萬人口以上區域高鐵通達。總體來看，當前高速鐵路已經在區域電網中形成規模化、網絡化分布，未來發展越來越迅速，負荷占比逐年顯著增加。如此大功率、工況多變(牽引、惰行、再生工況)、高速移動、高行車密度、網絡化的牽引供電系統將使得區域電網的供電壓力、電能質量問題激增。諧波是一直以來電能質量領域最受關注的方向之一：牽引網的諧波放大、諧波諧振問題在較多的文獻中得到了報道，常引發避雷器爆炸、容性設備如電壓互感器、電容器組的爆炸；同時，分析鐵路機車發射諧波對牽引變壓器高壓側區域電網的諧波影響研究也越來越成為諧波研究的熱點之一。

現有分析鐵路牽引供電系統-區域電網并聯諧波諧振頻率識別方法主要是基于系統數學模型分析：通過建立“區域電網—牽引供電系統-機車”的完整基波/諧波模型進行分析。分析方法包括諧波傳輸放大法、頻譜分析法、諧振模態分析法、S域或頻域傳遞函數法。然而，這些方法需要獲得精確的系統元件及結構參數，建模過程較為復雜，且只能定性判斷是否存在諧振頻率，無法定量給出鐵路機車發射諧波至牽引變壓器高壓側放大倍數。

發明內容

本發明的目的是給出一種牽引供電系統-區域電網并聯諧波諧振頻率識別方法。

實現本發明目的的技術方案如下：

一種牽引供電系統-區域電網并聯諧波諧振頻率識別方法，包括，

步驟1：選擇有且只有一輛機車運行的時間段，獲取有效采樣率大于r*H*50Hz的牽引變壓器高壓側區域電網任意一母線的A相、B相和C相中任意一相的電壓波形K，以及機車網側高壓電路的電壓波形P；其中，H為要分析的最高諧波次數，r為最高諧波次數的倍數；

步驟2：對電壓波形K和電壓波形P分別進行快速傅里葉變換，得到：K的基波電壓和諧波電壓的方均根值時間序列，P的基波電壓和諧波電壓的方均根值時間序列；進而得到：K的各次諧波電壓含有率時間序列P的各次諧波電壓含有率時間序列其中，h為諧波次數，h＝2，…，H；

步驟3：對任一h次諧波，采用窗寬為L、滑動步長為L/2的滑動時間窗，將和分別分割為N個子時間段，獲取對應的N個諧波電壓含有率段；使用二元線性回歸方程擬合得到諧波電壓含有率段中K與P的h次諧波電壓含有率之間的關系Y_i＝λ_iX_i+b_i+ε_i；其中，i為諧波電壓含有率段的序號，i＝1，…，N，Y_i為K的諧波，X_i為P的諧波，λ_i為回歸直線的斜率即h次諧波從P到K的諧波放大倍數，b_i為截距，ε_i為回歸殘差；

步驟4：對諧波電壓含有率段i中K與P的h次諧波電壓含有率進行線性關系顯著性檢驗得到線性度F_i：