[發明專利]一種電氣化鐵路牽引供電系統諧波限值更正方法

在審

• 申請號: 202211243082.3
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115570985A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 常瀟;張世鋒;王金浩;張敏;趙軍;樊瑞;李慧蓬;高樂
• 申請（專利權）人: 國網山西省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: B60L9/00
• 分類號: B60L9/00;B60M3/00;G06F17/18;H02J3/01
• 代理公司: 成都禾創知家知識產權代理有限公司 51284
• 代理人: 劉凱

1.一種電氣化鐵路牽引供電系統諧波限值更正方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：構建諧波經線路傳播的二端口網絡模型，確定牽引站側等效參數、電網側等效參數以及輸電線路參數；

步驟2：根據負荷諧波等值模型以及機車負荷容量、電壓等級、及功率因數的差異，搭建機車諧波模型，并將所有參數折算到牽引變壓器高壓側；

步驟3：計算當牽引站側注入諧波電流后牽引站側所產生的諧波電壓和電網側產生的諧波電壓，以及二者的比值，再通過比值將牽引站側及電網側諧波電壓進行簡化，進而根據諧波經線路傳播的二端口網絡模型，計算電網側諧波電流；

步驟4：根據電網側諧波電流，計算當牽引站側注入諧波電流為時，電網側輸出諧波電流相較于牽引站側輸入諧波電流的放大倍數，根據所述放大倍數計算國標修正諧波限值。

2.根據權利要求1所述的電氣化鐵路牽引供電系統諧波限值更正方法，其特征在于，步驟1中所述參數包括電網側諧波阻抗Z_sys，其大小由系統的短路容量S_短決定，通過近似公式進行計算：

Z_sys≈jhU²/S_短

式中:h為諧波次數，U為電網側基波電壓；

輸電線路的傳播系數γ由下式計算：

式中:下標h表示諧波次數，r_h與x_h為單位長度輸電線路電阻與電抗；g_h與b_h為單位長度輸電線路電導與電納；α與β為輸電線路的衰減常數與相移常數。

3.根據權利要求1所述的電氣化鐵路牽引供電系統諧波限值更正方法，其特征在于，步驟2中所述參數計算如下：

式中：U_n表示母線在基波下的額定電壓；h為諧波次數；P_n為負荷的有功功率；Q_n為負荷的無功功率；R、X_s和X_p為機車諧波模型中的等效阻抗。

4.根據權利要求2所述的電氣化鐵路牽引供電系統諧波限值更正方法，其特征在于，步驟3和步驟4具體包括：

當牽引站側注入諧波電流后，牽引站側所產生的諧波電壓為如下式：

式中：為牽引站側諧波電壓；Z_S與Y_P分別為用雙曲函數表示的線路的等值阻抗與導納；Z_L為牽引站其他線性負荷的阻抗；

在電網側產生的諧波電壓如下式：

式中：為電網側諧波電壓；

則牽引站側與電網側諧波電壓的比值如下式：

式中：l為線路長度，Z_C為特征阻抗；

通過所述比值將牽引站側及電網側諧波電壓進行簡化，如下式所示：

從而根據諧波傳播二端口網絡模型，電網側諧波電流如下式：

式中：為電網側諧波電流；

則當牽引站側注入諧波電流為時，電網側輸出諧波電流相較于牽引站側輸入諧波電流的放大倍數如下式所示：

式中：G_I為諧波電流放大倍數；

對牽引站側諧波電流限值進行重新計算以保證電網側諧波電流滿足國標規定，相關修正式如下：

I_h,修正＝I_h,國標·G_I

式中：I_h,修正為國標修正諧波限值，I_h,國標為國標規定諧波限值。