基于无功与负序对称解耦的RUPQC最优补偿策略

针对牵引变电站电能质量负序、无功综合补偿问题,提出了负序剩余度的矢量定义.在此基础上建立铁道统一电能质量控制器(RUPQC)综合补偿数学模型并得到综合补偿解,指出负序剩余度的相角差为RUPQC综合补偿解增加了1个自由度,对补偿装置容量具有优化作用并给出优化条件.然后提出适于平衡牵引变压器的负序与无功分量对称解耦方法,得到RUPQC在特定功率容限下无功优先的负序补偿最优解析解.数值计算结果表明,采用该策略在满足全负荷范围电能质量治理目标的同时可获得综合最优补偿效果.电磁暂态仿真表明该控制策略正确、有效.     

同相供电系统潮流控制器容量的优化配置

首先建立了潮流控制器(PFC)综合补偿的数学模型,给出了针对任意三相—两相接线变压器的PFC综合补偿电流的通用表达式;进而提出了以牵引变电所完全补偿和满意补偿为目标的PFC容量综合配置方法。利用3种不同的牵引负荷,分别对按照2类补偿目标设计的PFC容量综合配置方案进行分析和比较。实例分析表明,采用文中所提出的配置方法,PFC可在负荷周期内满足满意补偿的目标,显著降低了自身的工程造价,同时实现了对装置容量的充分利用。     

牵引变电所群贯通供电系统负序补偿模型及控制策略

针对牵引变电所群贯通供电系统存在的三相电压不平衡问题,提出一种基于三相变压器与静止无功发生器(SVG)的负序集中补偿方案及控制策略.首先,根据牵引变压器的功率变换关系及不同的负荷情况,推导了2种模式下补偿装置对牵引负荷的补偿功率通用表达式.根据中国的电能质量标准,提出了以负序满意补偿为目标的双限值补偿方案,方案包括了模式选择方法、SVG容量配置方法及SVG运行方法.根据补偿方案,设计了带有模式判别的SVG双闭环补偿控制策略.然后,采用牵引变电所实测数据对补偿方案进行验证,证明了方案具有良好的补偿效果,与全补偿方案相比,所提方案需要的装置容量更小.最后,通过仿真证明了控制策略对负序补偿的有效性和较快的响应速度.     

低压配电网无功补偿分散配置优化方法

针对低压配电网集中配置无功补偿装置无法解决电压质量问题,提出了一种低压配电网无功补偿分散配置优化方法。优化模型的目标函数为最小化配电网的网损,约束条件包括各个节点电压的上下限和无功补偿点补偿容量的上下限。先以所有负荷节点作为候选补偿点,采用内嵌二次罚函数处理离散变量的非线性原对偶内点法求解优化模型,得到理想分散无功补偿配置方案,同时获得配电网的大致无功补偿容量需求,在此基础上综合考虑无功补偿装置的投资费用以及便于装置的运行管理等要求,选定几个重要补偿点再次求解优化模型,获得最终的实用分散无功补偿配置方案。对几个实际低压配电网台区进行的分析计算验证了方法的有效性和实用性。     

混合式电铁电能质量调节器补偿原理及容量分析

研究了基于背靠背单相换流器与固定补偿(FC)相结合的混合补偿方式在变压器平衡接线方式下实现电能质量综合治理的容量配置方案。基于无源补偿系统的结构和原理,分析了无源补偿负序和无功所需的补偿容量,然后提出根据变电所容量和牵引负荷特点并考虑运行情况,采用优化配置FC和背靠背单相换流器的补偿容量方法,可实现电能质量综合治理并有效提高设备利用率、节约投资。该方案经现场试验测试并通过对比和分析测试结果得出混合补偿方式有较好的补偿效果,同时其容量配置对其治理效果影响较大。     

牵引变电站无功与负序分量的综合补偿

并联补偿对牵引负荷正序无功功率的补偿只与总的补偿容量有关,与变压器的接线方式及补偿容量在端口的分布方式无关;而对负序功率的补偿,不仅与牵引负荷的大小和功率因数有关,还与其在次边端口的分布方式及并联补偿的性质有关。针对并联补偿对牵引负荷的补偿特点,文中提出2种牵引变电站无功与负序补偿的优化配置方案,并给出2种补偿方案下各个补偿端口补偿容量的通用表达式。以某牵引变电站的实测数据为例,验证了2种补偿方案的可行性。     

牵引负荷负序电流对沿途风电场的影响研究

电气化铁路牵引负荷造成风电场风电机组跳闸脱离电网的事故在国内已发生多起。介绍了新疆境内电气化铁路供电系统和沿途的风电场,分析了负序电流对风电机组的影响,并采用了负序电流分配系数法计算了各个牵引站注入沿途风电机组的负序电流。对负序电流超标的情况提出两种加装动态无功补偿装置的治理措施及其无功补偿容量的计算方法,给出了实际中无功补偿容量的配置原则。     

组合式同相供电系统的网侧功率因数和不平衡度分析

组合式同相供电系统容量配置对补偿效果和工程造价至关重要,在牵引负荷无功和负序全补偿、欠补偿的情况下,分析了单相以及单三相组合式同相供电系统中,补偿后电网侧的功率因数和不平衡度与补偿装置和牵引变压器的容量比、无功补偿度、以及牵引负荷功率因数之间的关系。以补偿后网侧功率因数和不平衡度是否满足国标作为满意补偿的约束条件,分别以补偿装置容量、补偿装置以及牵引变压器容量和最小为目标函数,建立2种优化模型。最后,通过Matlab/Simulink仿真结果验证了建立的目标函数、设置约束条件以及优化结果的正确性。计算和仿真结果分析表明,相同牵引负荷条件下,单三相组合式补偿后的网侧功率因数高于单相组合式;单三相组合式同相供电系统的网侧电流不平衡度高于单相组合式;牵引变压器和补偿装置的容量比为1时,网侧负序不平衡度为0。     

静止无功发生器在牵引供电系统中的分析

针对电气化铁路中存在的无功、谐波和负序等严重影响电能质量的问题,研究静止无功发生器(SVG)在牵引供电系统中的综合补偿作用.分析了SVG装置对牵引负荷的综合补偿原理,并提出了三相系统补偿电流的检测方法和综合补偿的控制算法,再结合我国路某一铁路牵引变电所的运行数据进行仿真分析,结果表明:SVG具有控制灵活、调节速度快、调节范围广、连接电抗小、谐波量小等优点,能够有效治理电铁中存在的电能质量问题.     

新型供电系统潮流控制器容量优化研究

为了满足高速铁路大容量负荷补偿需求和降低有源补偿装置容量,以组合式同相供电系统为例进行分析。首先介绍了系统结构;然后分析补偿目标与补偿装置容量的关系,并以某实际高速铁路为例,计算了优化补偿和完全补偿条件下各牵引变电所中牵引变压器和潮流控制器的容量;最后通过模拟仿真验证了系统补偿方式与补偿容量的关系。     

能量融通型STATCOM提高牵引变电站供电能力研究

针对重载铁路大秦线扩能引起的电压质量问题,提出采用能量融通型STATCOM对牵引变电站低压侧进行综合补偿,在不新增牵引变压器容量和更换设备的条件下,将轻载臂的能量融通至重载臂,并补偿重载臂无功,从而有效提高牵引变压器容量利用率和牵引网电压水平。重点分析了Scott型牵引变压器低压侧补偿模型和容量利用率,并建立了相应的PSCAD仿真模型和实验室样机,验证了所提出的能量融通型STATCOM对提高牵引供电能力的有效性。     

基于V型接线的同相牵引供电系统

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功,以及相邻供电区段分相绝缘器引起的列车速度和牵引力损失等问题,基于既有V型接线牵引供电系统,提出了一套同相供电系统的改造方案。在分析综合补偿原理的基础上,提出基于无锁相环的电流检测方法,建立综合潮流控制器容量模型及电能质量模型,并采用双向互补瞬时比较PWM控制策略。多重化主电路结构及满意优化补偿控制策略的提出,改善了系统的技术经济性。理论推导和仿真结果验证了方案的正确性与可行性。     

适用于高速电气化铁路的低成本电能质量综合补偿装置

针对牵引供电系统传统补偿系统治理效果欠佳且成本较高的问题,提出了一种适用于高速电气化铁路的低成本电能质量综合补偿方案。综合补偿方案由铁路功率调节器（Railway Power Controller, RPC）、晶闸管控制电抗器（Thyristor Controlled Reactor, TCR）和晶闸管投切电容器(Thyristor Switched Capacitor, TSC)构成。分析了综合补偿装置的工作原理,采用基于鉴相原理的瞬时电流检测法提取机车负载电流中的有功电流及无功电流分量。针对TCR、     

牵引变电所无功动态并联综合补偿装置设计与实践

以迎水桥牵引变电所补偿电容的改造为例,提出了一种牵引变电所无功动态并联综合补偿装置,讨论了装置的基本构成,介绍了装置的调试、运行情况,以及滤波器组、吸流电抗器组的过零投切波形以及补偿效果。现场运行表明,本装置设计合理、补偿效果良好。     

一种新型同相供电系统分析与设计

为提高供电系统的电能质量和取消变电所电分相,提出一种基于V/v接线变压器的新型同相供电系统。首先,分析了该系统的拓扑结构及工作原理,完成负序电流和补偿电流的理论计算;其次,为实现对三相系统负序、谐波和无功综合改善的目标,采用一种基于dq变换的系统协同控制策略;最后,根据某牵引变电所典型实测负荷数据在Simulink中搭建系统仿真模型,验证了所提系统在取消变电所电分相的同时能有效提高供电系统的电能质量,并且具有良好的动态性能和综合补偿性能。     

高速铁路电能质量调节装置低压试验模型研究

针对高速铁路牵引供电系统给电网带来的负序、谐波等电能质量问题,研制出一种高速铁路电能质量调节装置低压试验模型,深入研究了负序谐波补偿原理、试验模型主电路拓扑结构和控制方法。试验模型主电路由3个单相背靠背H桥构成,然后通过单相变压器接入牵引网。模型的一个交流侧采用定直流电压控制策略,另外一侧采用定有功功率输出控制策略,对所提出试验模型进行了仿真和试验研究。仿真和试验结果表明,所提出的主电路结构及控制方法是有效的,试验模型能够实现负序和谐波的综合补偿。