[發(fā)明專利]基于雙向變流裝置的城市軌道交通用分散式無功補償方法

在審

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• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN115001056A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史丹;高東升;王紹勇;陳德勝;楊銳;于木里
• 申請（專利權(quán)）人: 北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司
• 主分類號: H02J3/50
• 分類號: H02J3/50;H02J3/38;H02J3/18;H02J3/16;G06N3/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 袁琳

一種基于雙向變流裝置的城市軌道交通用分散式無功補償方法，由控制系統(tǒng)和分散于各車站的雙向變流裝置組成，補償算法采用自適應(yīng)粒子群算法。利用夜間停運時雙向變流裝置的無功補償功能，通過對主變電所35kV側(cè)有功無功功率的實時監(jiān)測，采用自適應(yīng)粒子群算法確定分散于各變電所的雙向變流裝置的無功補償容量，可以完成實時動態(tài)無功補償?shù)墓δ埽?jié)省主變電所SVG的投資，且可以更好的穩(wěn)定系統(tǒng)網(wǎng)壓，降低系統(tǒng)損耗，具有良好的社會效益和推廣應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及城市軌道交通的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙向變流裝置的城市軌道交通用分散式無功補償方法。

背景技術(shù)

目前大多數(shù)城市地鐵供電系統(tǒng)采用集中供電方式，這種方式主變電所攜帶供電分區(qū)多，中壓環(huán)網(wǎng)電纜長度長，在夜間停運時，功率因數(shù)較低，需要在主變電所設(shè)置SVG無功補償裝置。這種集中補償方法增大主變電所土建空間，且功率損耗高。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，近年來新建地鐵線路供電系統(tǒng)部分已開始采用雙向變流裝置替代傳統(tǒng)的24脈波整流裝置。雙向變流裝置采用PWM整流技術(shù)，具有無功補償?shù)墓δ堋Ｔ谝归g停運時，可利用其無功補償功能對中壓線路進行分散式無功補償。

為此，本發(fā)明的設(shè)計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設(shè)計，綜合長期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗和成果，研究設(shè)計出一種基于雙向變流裝置的城市軌道交通用分散式無功補償方法，以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙向變流裝置的城市軌道交通用分散式無功補償方法，其能克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，可以在夜間利用雙向變流裝置進行分散式無功補償。通過追蹤主變電所功率變化，采用自適應(yīng)粒子群算法對無功補償方案進行優(yōu)化，確定主變電所分區(qū)內(nèi)每座牽引變電所的雙向變流裝置提供的無功容量，從而可以替代主變電所SVG的設(shè)置，以及減少網(wǎng)絡(luò)損耗改善電能質(zhì)量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種基于雙向變流裝置的城市軌道交通用分散式無功補償方法，其特征在于包含如下步驟：

步驟一：初始化系統(tǒng)，確定系統(tǒng)中變壓器、電纜、雙向變流裝置的參數(shù)；

步驟二：初始化粒子群，在補償容量限制內(nèi)隨機生成一群粒子，每個粒子帶有若干對屬性，代表各雙向變流裝置的補償功率與補償類型；

步驟三：然后將每個粒子作為補償方案整體搜索空間中的個體輸入到網(wǎng)絡(luò)中進行潮流計算，再計算每個粒子的適應(yīng)度值，即所代表的補償方案的網(wǎng)絡(luò)損耗函數(shù)值，求解所有個體最優(yōu)位置與群體最優(yōu)位置；

步驟四：更新粒子的速度和位置；

步驟五：更新后的粒子位置再次進行潮流計算，求解網(wǎng)絡(luò)損耗函數(shù)值，判斷粒子位置優(yōu)劣，更新粒子的個體最優(yōu)位置和全局最優(yōu)位置；

步驟六：根據(jù)粒子中最優(yōu)個體和全局最優(yōu)位置，更新算法的慣性權(quán)重，如果迭代沒有達到預(yù)設(shè)定的最大次數(shù)，就返回步驟四進行循環(huán)迭代，如果達到預(yù)設(shè)定的最大次數(shù)就結(jié)束整個求解算法。

其中：確定的目標函數(shù)數(shù)學(xué)模型表示為：

網(wǎng)絡(luò)損耗函數(shù)：

式中：N為支路數(shù)，G_k為支路上的電導(dǎo)，V_i和V_j為支路兩端電壓的幅值，θ_ij表示支路兩端電壓的相角差，P_VSC表示雙向變流裝置的運行損耗。

其中：不等式約束條件為：

-V₁≤V_i≤V₂

λ≥λ₁

Q_i1≤Q_i≤Q_i2