一种基于链式结构UPQC的电气化铁路同相供电方案研究

介绍了一种基于统一电能质量控制器（UPQC）的电气化铁路同相供电方案,通过对UPQC的主电路结构、功能和控制方法的详细分析,指出了该控制器相对于现有其他方案的优点,最后对同相供电系统在电力机车处于正常运行和再生制动这2种典型工况时的补偿效果进行了仿真,仿真结果表明,基于UPQC的同相供电系统能解决电气化铁路牵引变电所存在的三相电压不平衡、电压波动、功率因数低下以及谐波污染等问题,UPQC与能量存储系统ESS相结合,还能很好地解决机车再生制动能量回馈等问题。     

计及再生制动能量回收和电能质量改善的铁路背靠背混合储能系统及其控制方法

为有效回收电气化铁路交流传动型机车产生的大量再生制动电能,同时兼顾改善牵引供电系统电能质量的目的,提出一种背靠背混合储能系统及其控制方法。首先,理论分析系统整体能量分配关系及优化补偿机理;然后,逐一提出混合储能系统目标出力值分配策略,含电能质量指标参数约束的背靠背变流器优化补偿数学模型及限幅功率动态调整的混合储能系统内部协调控制策略,共同构成该系统的复合优化控制方法;最后,基于预设工况及某牵引变电站典型日实测负荷数据,从功率流分配、电能质量改善效果、蓄电池/超级电容全时间段出力情况、不同储能混合度下的制动电能回收率等方面进行仿真分析与验证。结果表明:所提系统及其控制方法能够协调控制制动能量多向按需转移、存储和释放,实现了再生制动能量的合理利用;能够有效降低系统侧负序电流、提高平均功率因数;同时,不同储能介质间能够进行合理的功率分配,有利于提高混合储能系统供电可靠性及长期稳定运行的能力。     

电气化铁路飞轮储能技术研究

电气化铁路是一类负荷波动剧烈的大宗工业电力用户,牵引负荷功率峰值不仅在技术上引起以负序为主的电能质量问题,还在经济上直接关乎用户效益。根据牵引负荷峰谷特性,对飞轮储能装置变流器的控制策略及能量管理策略进行分析,提出基于牵引负荷功率来控制飞轮充放电的能量管理策略;结合电气化铁路运行图以日为固定周期的特点,以历史运行数据为基础,进一步提出利用牵引负荷统计值来选取充放电控制阈值,并对该方法下确定的阈值进行案例分析。最后进行仿真和实物验证,结果表明,由于飞轮储能装置的加入,可以减少牵引变压器的基本容量减少电费,同时也可降低负序电流与电压不平衡度,从而改善电网侧电能质量。     

集成储能装置的同相牵引供电系统及其控制策略研究

基于同相牵引供电系统,结合混合型储能装置的快速充放电特性,开展储能式同相供电系统及其控制策略的研究,给出系统拓扑并划分出谷时充电、削峰放电和再生制动三种工作模式,以解决电气化铁路中以负序为主的电能质量问题、机车过分相问题和再生制动能量回馈利用问题等,同时搭建仿真模型验证系统可行性.     

非隔离型地铁机车工况模拟能量回馈系统

提出一种基于升压单元和降压单元级联结构的非隔离型地铁机车工况模拟能量回馈系统,模拟地铁机车负载的典型运行工况与能量回馈过程。在升压单元和降压单元级联结构负电位线的不同位置串入2个二极管,并据此提出相应的占空比控制策略,实现两单元输入输出电流解耦。为验证模拟系统理论的正确性与控制策略的可行性,搭建传统牵引供电系统的数字仿真平台。仿真结果表明,模拟系统能够正确实现地铁机车负载的典型工况与能量回馈过程,因而在城市轨道交通牵引供电系统的相关研究中具有良好的应用前景。     

基于SVPWM调制的单相三电平PWM整流器研究

针对单相电压型三电平PWM整流器,探讨了一种新的调制方法——空间电压矢量SVPWM控制法。针对三电平变流器直流侧电压调节和平衡问题,引入了一种新的电压平衡方法。建立了变流器系统的数学模型,并在MATLAB环境下进行了计算机仿真。仿真结果表明：在机车运行的两种典型工况即牵引和再生下,SVPWM调制使得牵引变压器一次侧的功率因数接近于1,在电网侧可获得近似正弦波的电流,而且可以在以上两种典型工况间实现平滑的转换。该电压平衡方法能够有效地平衡直流侧电容电压。     

新型同相供电系统并联控制策略研究

我国的电气化铁路单相工频供电系统存在电分相、能量回馈效率低的问题,并向公共电网注入无功、负序及谐波电流,且造成三相不平衡。现有的解决方案是给牵引变压器并联电能质量补偿装置,存在无法彻底取消电分相的不足,是一种被动补偿方式。基于一种能量回馈级联型多电平同相供电系统拓扑,提出多台电压源并联无环流控制策略,解决电分相的问题;针对大功率应用场合开关频率低这一共性问题,提出一种准自然采样方法,解决系统控制性能的问题。仿真结果表明,该并联控制策略能够实现电气化铁路的同相供电,可以有效解决同相供电系统中存在的三相不平衡以及牵引网线路环流问题,大大提高线路运力。     

电气化铁路平衡牵引变压器电流不平衡度研究

针对电气化铁路牵引变压器的电流不平衡度问题,以电气化铁路运行的两种典型平衡牵引变压器为研究对象,采用变压器磁势平衡原理、绕组接线方程和对称分量法为理论基础的系统化分析方法,推导出不同工况下电流不平衡度通式,分析了平衡牵引变压器电流不平衡特性;利用Matlab/Simulink仿真平台建立了平衡牵引变压器实验模型,研究了高速客运、货运及客货混用专线列车用牵引变压器电流不平衡度的变化规律,给出了平衡牵引变压器在3种线路工况下的不同运行控制策略,提出了抑制电流不平衡度的方法。实验结果和理论推导验证了所提方法的正确性和可行性。     

基于无功控制的电铁电能质量治理装置及应用

为了综合治理电气化铁路给电网带来的低功率因数、高谐波含量和大负序电流的问题,改变目前仅通过补偿无功功率来提高功率因数的现状,提出了在每个牵引臂安装一套晶闸管相控电抗器与固定电容器相结合的静止无功补偿器,通过对整个变电站无功功率的综合控制来提高功率因数、稳定电网电压、抑制谐波并改善负序电流;同时分析了该静止无功补偿器的拓扑结构和无功控制的数学模型及无功计算。在怀化供电段涟源牵引变电站的运行结果表明:装置投运后功率因数从0.8提高到0.96,不平衡度由原来的20.43%下降到1.81%;谐波和负序电流都有较大程度的减少。实践证明,基于无功控制的动态无功补偿方法可改善牵引网的电能质量。     

典型交直型电气化铁路对直驱风电场运行的影响研究

介绍了电气化铁路对于风电场运行的影响。针对运用广泛的交直传动型电力机车进行说明,介绍了典型交直传动型机车的接线方式及其结构特点。选取使用三相V/v接线方式的牵引变电站进行研究,分析了其产生三相不平衡的机理以及其接入电网后带给风电接入点的电能质量问题。在交直型机车接入风电并网点的背景下,研究了直驱风电机组在三相不平衡条件下产生直流侧二倍频波动的机理,提出了一种以稳定直流侧电压为目的正负序双电流控制策略。最后,在PSCAD中,对交直型机车与直驱风电场进行建模并接入桂林电网,验证该类电气化铁路给风电场带来的电能质量问题,仿真直驱型风电机组在三相不平衡条件下利用正负序双电流控制策略的运行情况。     

电能质量讲座第九讲浅谈三相电压不平衡

电力系统三相电压平衡状况是电能质量的主要指标之一.三相负荷不平衡以及系统元件三相参数不对称都会引起电力系统三相不平衡.介绍了三相不平衡的基本概念、国家标准.详细阐述了三相电压或电流不平衡对电力系统和用户造成的危害,并给出了改善三相不平衡的措施.     

基于对称分量滤过器的三相电压不平衡度检测

随着我国经济的蓬勃发展,电力网负荷急剧加大,特别是冲击、非线性负荷容量的不断增长,使得电网发生电压波形畸变、电压波动、闪变和三相不平衡等电能质量问题.电力系统运行时三相电路经常出现不平衡状态.由于三相严重不平衡会造成巨大的危害,而正常运行时允许有一定的轻度不平衡,因此对三相电力系统的不平衡度检测十分必要,它是管理者制定...     

基于三相不平衡的分布式光伏接入配电网的优化配置研究

为了准确分析分布式光伏接入导致的配电网不平衡,针对配电网三相不平衡,给出了一种基于分布式光伏接入配电网的优化配置。选择三个目标函数(光伏容量比、系统网络损耗、电压稳定裕度),并且建立考虑三相不平衡的分布式光伏多目标优化配置模型。为了解决粒子之间互不占优的问题,使用最小角度的多目标粒子群算法求解,通过算例验证模型和方法的有效性。结果表明,配电系统三相不平衡得到了有效改善。所做研究工作为我国分布式电源接入配电网的发展提供了参考和借鉴。     

再生制动对同相供电系统电能质量影响研究

同相供电系统可提供牵引供电网中的负序电流、无功电流、谐波的补偿以及解决电分相问题。本文介绍了单相组合式同相供电系统和列车再生制动工作原理,通过建立仿真模型,分析了列车处于再生制动工况下对同相牵引供电系统及电力系统三相不平衡度、功率因数和谐波的影响,验证了同相供电系统在列车再生制动工况下,不改变控制策略解决电能质量问题的有效性。     

光伏接入牵引供电系统对电能质量的影响

提出将光伏系统作为牵引负荷电源之一,与电力系统共同给牵引负荷供电的方案。光伏系统在27.5k V侧接入牵引供电系统,分析牵引负荷特性和光伏系统输出特性,推导计算光伏系统接入前、后对电力系统侧电能质量的影响;针对不同工况对光伏接入后电能质量的影响进行仿真分析,基于实测负荷数据对光伏系统接入前、后电能质量的影响进行验证。结果表明:所研究的光伏接入方案对电力系统侧三相电压不平衡度不产生影响,对三相谐波畸变率以及功率因数的影响与接入光伏系统的大小有关。     

配电台区无功功率及三相不平衡电容调节的研究

针对我国配电台区普遍存在无功不足和三相不平衡的问题,通过相间电容和分相电容来实现无功功率和三相不平衡的调节。分析了相间和分相跨接电容进行无功功率和三相不平衡调节的原理。以补偿后系统三相不平衡度最小为目标,采用非线性约束优化算法计算出最优的补偿容量配置。并以功率因数为0.4～0.9、不平衡度为0～50%、负载率为40%～70%的400 kVA配电台区变压器为验证模型,给出了不同变压器工况下补偿电容容量的选择方案。通过仿真和工程应用验证了该电容调节方法的正确性,最后给出了电容调节方法的适用范围。     

电气化铁路电能质量监测平台设计

提出了一种基于分布式体系软件平台构建的分层、分布式电气化铁路电能质量监测平台.监测平台采用分布式结构设计,实行1对N管理,主要包括主站系统、分站系统和通信通道3个主要组成部分.监测平台对谐波、电压波动和闪变、三相不平衡、功率因数等电能质量指标的监测,完全按照最新国家标准执行.检测方法可根据国标修订情况及时变更.监测平台采用嵌入式Internet技术,透明地支持多种通信方式.分站系统主要组成部分为电能质量监测仪,用于测量功率、电能和三相电能质量数据.包括谐波含量、暂态过程、电压跌落和突增、功率因数、冲击等.监测平台采用SQLServer 2000数据库管理系统.有USB通信接口,监测平台对操作员是开放的,监测点的扩展不受限制.电气化铁路电能质量监测平台已在胶济电气化铁路沿线电网中投入运行,现已涵盖了数个牵引变电站.     

德大电气化铁路接入对山东电网电能质量的影响

通过分析德大电气化铁路负荷特点,计算各牵引站注入供电系统公共连接点的谐波电流,应用ETAP软件仿真计算德大电气化铁路接入引起的公共连接点电压畸变及三相不平衡,对德大电气化铁路接入对山东电网电能质量的影响作出评估。     

电气化铁路三相电压不平衡分析算法研究

通过对牵引供电系统结构的分析,推导了三相-两相系统变换方法,将牵引供电系统的两相参数转换为三相系统参数,使牵引供电系统与三相电力系统在拓扑结构上统一起来,从而可以分析牵引负荷引起的电网三相电压不平衡。该算法能够在计算中考虑牵引变压器自身阻抗的影响。使用PSCAD软件与本算法进行了验证,证明了本算法的正确性。     

计及电气化铁路两相交流供电系统不对称性的输电网实用故障计算方法比较研究

随着我国电网的发展和铁路建设的需要，电气化铁路采用了两相交流供电系统直接并入电力输电网的牵引模式。数量众多的这种不对称结构供电系统的接入，给采用对称分量法作为故障分析方法的现有输电网故障计算及继电保护整定计算软件带来了新的问题。本文根据两相交流供电系统的结构特点，提出了基于相量模型以及等效三相模型的实用故障计算方法，并将其与现有计算方法进行比较研究。算例验证了三种算法的有效性和实用性，现有输电网故障计算程序添加部分模块即可利用本文所述的故障计算方法实现功能扩展。利用本文所述基于等效三相模型的计算方法实现的程序包已应用于实际工程。