CN102904254A - 电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法 - Google Patents
电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102904254A CN102904254A CN2012103872506A CN201210387250A CN102904254A CN 102904254 A CN102904254 A CN 102904254A CN 2012103872506 A CN2012103872506 A CN 2012103872506A CN 201210387250 A CN201210387250 A CN 201210387250A CN 102904254 A CN102904254 A CN 102904254A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transformer
- load
- model
- electric
- etap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明公开了电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法,包括以下工作步骤:(1)搭建ETAP电网模型;(2)应用ETAP建模仿真电气化铁路注入电力***的三次及三的倍数次谐波;(3)应用ETAP建模仿真电气化铁路注入电力***的除三次及三的倍数次谐波以外的各次谐波;(4)应用ETAP建模仿真电气化铁路注入电力***的各次谐波;简化了大规模电网建模的复杂性,克服了潮流计算及调试的困难,快捷有效的实现电气化铁路接入谐波仿真与研究。用来在电气化铁路接入供电***前评估其对电力***电能质量的影响,指导电网规划设计。
Description
技术领域
本发明涉及电气化铁路电能质量研究领域,尤其涉及一种电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法。
背景技术
Electrical Transient Analyzer Program简称ETAP,是功能全面的综合型电力及电气分析计算软件,能为发电、配电和工业电力电气***的规划、设计、分析、计算、运行、模拟提供平台。目前ETAP广泛应用于全世界各行各业,包括冶金、工矿企业、石油、核电站。
对电气化铁路注入电力***的研究方法中,已有的大规模电网建模搭建模型复杂难以实现,在基本潮流计算时调试难度大,难以收敛,且收敛后潮流结果不理想时,难以调试。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题,提供一种电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法,用来在电气化铁路接入供电***前评估其对电力***电能质量的影响,指导电网规划设计。它具有简化了大规模电网建模的复杂性,克服了潮流计算及调试的困难,快捷有效的实现电气化铁路接入谐波仿真与研究的优点。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法,主要包含以下几项工作步骤:
步骤一:搭建ETAP电网模型,对ETAP电网模型以外的电网按照各自的规则等效成一个等效电网;等效方法为选择等效电网的模式,确定等效电网的三相最小短路电流、单相最小短路电流及阻抗比X/R;
步骤二:潮流计算及潮流计算结果比对:首先对步骤一已搭建的ETAP电网模型进行潮流计算;然后将潮流计算结果与已有的规划电网潮流计算结果进行比对,若结果比对误差〈0.5%,则进行步骤三;否则返回步骤一,按照报错结果继续调试ETAP电网模型;
步骤三:加入牵引站负荷,再次进行基本潮流计算:所述基本潮流计算方法同步骤二;至此,所搭建ETAP电网模型调试完毕;
步骤四:运用谐波分析模块,首先,进行三次及三的倍数次谐波计算;其次,对除三次及三的倍数次谐波以外的各次谐波进行计算;第三,对各次谐波进行谐波计算;在谐波计算的过程中,首先进行谐波计算设置;所述谐波计算设置中,需要分析案例信息属性中设置最大迭代次数、精度、频率扫描范围、步长;画图属性中选择想要画的图形的设备;报警属性页中设置边界限制;
步骤五:查看仿真结果。
所述步骤一中的ETAP模型搭建主要有三种:
模型1,电网简化为供电站及所带负荷
步骤(1-1):若某牵引变电站供电站直接电气相连的变电站无牵引负荷时,在该牵引站供电站的最高电压等级对外网等效,在ETAP模型中用等效电网表示;等效方法为确定该供电站最高电压母线的三相最小短路电流、单相最小短路电流及阻抗比X/R,或确定该供电站最高电压母线对外网的正序、负序、零序阻抗;等效方法为应用目前能进行此计算的软件如:已有的电力***分析软件PSASP、BPA,应用它们的短路计算功能及等效计算功能,得出等效点的三相最小短路电流、单相最小短路电流及阻抗比X/R或正序、负序、零序阻抗;所述外网是除本供电站以外的所有电网;
步骤(1-2):在ETAP仿真环境中搭建要研究区域电网的电网模型,除步骤(1-1)等效电网外,至少还包括供电变压器、牵引变压器、输电线路、供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷、电气化铁路等效负荷;并输入相应模型的参数、接地方式及供电变压器联结组别并根据实际电网结构一一连接;其中牵引变压器用普通的双绕组变压器替代;
步骤(1-3):ETAP仿真环境中搭建电网模型具体方法为:对供电变压器模型,三绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器一二侧、一三侧、二三阻抗百分比,及对应的阻抗比X/R值;确定变压器一次侧、二次侧、三次侧接地方式;双绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比,及对应的阻抗比X/R值;确定变压器一次侧、二次侧接地方式;对输电线路模型,需确定输电线路长度,输电线路正序阻抗、零序阻抗及它们的单位;对供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷,用等效负荷模型替代;对该等效负荷模型需确定接地方式并根据电网中实际负荷大小确定该负荷模型额定值及负荷类型;对电气化铁路等效负荷,用静态负荷模型来表示,对该静态负荷模型,需确定接地方式并根据电气化铁路设计的负荷大小确定该静态负荷的额定值及负荷类型;
模型2,电网简化为供电站、相邻变电站及各自所带负荷
步骤(1-1):若某牵引变电站供电站直接电气相连的变电站有牵引负荷时,将该供电站A及相邻供电站B及其各自所带的牵引负荷同时搭建在ETAP电网模型中;除A、B以外的供电***进行等效,等效方法同模型1中步骤(1-1),在ETAP模型中用等效电网表示;
步骤(1-2):在ETAP仿真环境中搭建要研究区域电网的电网模型,除步骤(1-1)等效电网外,至少还包括供电变压器、牵引变压器、输电线路、供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷、电气化铁路等效负荷;并输入相应模型的参数、接地方式及供电变压器联结组别并根据实际电网结构一一连接;其中牵引变压器用普通的双绕组变压器替代;
步骤(1-3):ETAP仿真环境中搭建电网模型具体方法为:对供电变压器模型,三绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器一二侧、一三侧、二三阻抗百分比,及对应的阻抗比X/R值;确定变压器一次侧、二次侧、三次侧接地方式;双绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比,及对应的阻抗比X/R值;确定变压器一次侧、二次侧接地方式;对输电线路模型,需确定输电线路长度,输电线路正序阻抗、零序阻抗及它们的单位;对供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷,用等效负荷模型替代;对该等效负荷模型需确定接地方式并根据电网中实际负荷大小确定该负荷模型额定值及负荷类型;对电气化铁路等效负荷,用静态负荷模型来表示,对该静态负荷模型,需确定接地方式并根据电气化铁路设计的负荷大小确定该静态负荷的额定值及负荷类型;
模型3,电网简化为供电站、发电厂及各自所带负荷
步骤(1-1):若某牵引变电站供电站与发电厂有直接电气联系或隔一个联络变电站与发电厂联系,将牵引变电站供电站、联络变电站、发电厂均保留在ETAP电网模型中;除此之外的供电***进行等效;等效方法同模型1中步骤(1-1),在ETAP模型中用等效电网表示;
步骤(1-2):在ETAP仿真环境中搭建要研究区域电网的电网模型,除步骤(1-1)等效电网外,至少还包括发电机、供电变压器、牵引变压器、输电线路、供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷、电气化铁路等效负荷;并输入相应模型的参数、接地方式及供电变压器联结组别并根据实际电网结构一一连接;其中牵引变压器用普通的双绕组变压器替代;
步骤(1-3):ETAP仿真环境中搭建电网模型具体方法为:对发电机模型,需确定发电机运行模式,确定额定值、发电类型、阻抗值;对供电变压器模型,三绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器一二侧、一三侧、二三阻抗百分比,及对应的阻抗比X/R值;确定变压器一次侧、二次侧、三次侧接地方式;双绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比,及对应的阻抗比X/R值;确定变压器一次侧、二次侧接地方式;对输电线路模型,需确定输电线路长度,输电线路正序阻抗、零序阻抗及它们的单位;对供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷,用等效负荷模型替代;对该等效负荷模型需确定接地方式并根据电网中实际负荷大小确定该负荷模型额定值及负荷类型;对电气化铁路等效负荷,用静态负荷模型来表示,对该静态负荷模型,需确定接地方式并根据电气化铁路设计的负荷大小确定该静态负荷的额定值及负荷类型。
所述步骤二的潮流计算,首先需要编辑潮流分析案例,进行潮流计算设置:分析案例信息属性页中设置潮流计算方法、最大迭代次数和精度;所述步骤二中的实际电网潮流计算结果参考电网规划数据。
所述步骤四,谐波分析过程分为以下三个步骤:
步骤(4-1),建立牵引变压器谐波计算模型;判断电气化铁路机车产生的具备零序性质的三次及三的倍数次谐波能否传递到牵引变压器高压侧,如果能就应用ETAP建模仿真电气化铁路注入电力***的三次及三的倍数次谐波;
步骤(4-2),应用ETAP建模仿真电气化铁路注入电力***的除三次及三的倍数次谐波以外的各次谐波;
步骤(4-3),应用ETAP建模仿真电气化铁路注入电力***的各次谐波。
根据所述步骤(4-1)中的V/V接线牵引变压器谐波计算模型,推导出零序电流的值为零;
同一个牵引站两供电臂中各次谐波含量大小、相位均不同,且牵引变压器接线方式为不对称接线,所以零序电流的值为零代表电气化铁路机车产生的具备零序性质的三次及三的倍数次谐波能传递到牵引变压器高压侧。
所述步骤(4-1),应用ETAP建模仿真电气化铁路注入电力***的三次及三的倍数次谐波,主要包含以下几步:
步骤(4-1-1),在ETAP软件中,编辑设备库中谐波数据库,建立要研究的含三次及三的倍数次谐波的谐波设备电气化铁路机车,根据实际电气化铁路运行特点确定电气化铁路机车的三次及三的倍数次谐波占基波含量的百分比及角度;
步骤(4-1-2),应用ETAP软件中牵引变压器下接入“静态负荷”并将“静态负荷”命名为“电气化铁路等效静态负荷”,在标签“谐波”页面中添加已建好的要研究的含有三次及三的倍数次谐波的谐波设备电气化铁路机车;在标签“负荷”页面中将接地方式设置为星形接地;
步骤(4-1-3),ETAP仿真环境中牵引变压器标签“接地”所示的页面中,需将一次侧及二次侧均选为星形接地方式或星形以接近于0的电阻、电抗接地方式;若任何一侧选择不接地,将会造成电气化铁路注入电力***三次谐波仿真结果为0的错误;若任何一侧选择三角形接法,也会造成电气化铁路注入电力***三次谐波仿真结果为0的错误。
所述步骤(4-2),主要包含以下几步:
步骤(4-2-1),在ETAP软件中,编辑设备库中谐波数据库,建立要研究的含除三次及三的倍数次谐波的谐波设备电气化铁路机车,根据实际电气化铁路运行特点确定电气化铁路机车除三次及三的倍数次之外的谐波占基波含量的百分比及角度;
步骤(4-2-2),应用ETAP软件中牵引变压器下接入“静态负荷”并将“静态负荷”命名为“电气化铁路等效静态负荷”,在标签“谐波”页面中添加已建好的要研究的含有除三次及三的倍数次谐波的谐波设备电气化铁路机车;在标签“负荷”页面中将接地方式设置为星形接地;
步骤(4-2-3),ETAP仿真环境中牵引变压器标签“接地”所示的页面中,一次侧及二次侧选择星形接地方式,也能选择三角形接地方式,不影响仿真后得到的电气化铁路注入***中的各次谐波电流、谐波电压含量。
所述步骤(4-3),主要包含以下几步:
步骤(4-3-1),在ETAP软件中,编辑设备库中谐波数据库,建立要研究的含各次谐波的谐波设备电气化铁路机车,根据实际电气化铁路运行特点确定电气化铁路机车各次谐波占基波含量的百分比及角度;
步骤(4-3-2),应用ETAP软件中牵引变压器下接入“静态负荷”并将“静态负荷”命名为“电气化铁路等效静态负荷”,在标签“谐波”页面中添加已建好的要研究的含有各次谐波的谐波设备电气化铁路机车;在标签“负荷”页面中将接地方式设置为星形接地;
步骤(4-3-3),ETAP仿真环境中牵引变压器标签“接地”所示的页面中,需将一次侧及二次侧均选为星形接地方式或星形以接近于0的电阻、电抗接地方式;若任何一侧选择不接地,将会造成电气化铁路注入电力***三次谐波仿真结果为0的错误;若任何一侧选择三角形接法,也会造成电气化铁路注入电力***三次谐波仿真结果为0的错误;其余各次谐波大小不受牵引变压器接地方式的影响。
所述步骤五,查看报告管理器生成的ETAP报告中所列电气化铁路注入公共连接母线的各次谐波电压及谐波电流;为分析电气化铁路接入电力***造成的电能质量问题提供依据。
本发明的有益效果:简化了大规模电网建模的复杂性,克服了潮流计算及调试的困难,快捷有效的实现电气化铁路接入谐波仿真与研究。用来在电气化铁路接入供电***前评估其对电力***电能质量的影响,指导电网规划设计。
附图说明
图1为本发明的整体流程图;
图2为V/V接线牵引变压器谐波计算模型;
图3为V/V接线牵引变压器电压、电流相量关系图;
图4为德大电气化铁路杨治牵引站注入电力***谐波ETAP仿真图;
图5为德大电气化铁路洛王牵引站注入电力***谐波ETAP仿真图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,本发明的整体流程图;一种电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法,主要包含以下几项工作步骤:
步骤一:搭建ETAP电网模型,对ETAP模型以外的电网按照各自的规则等效成一个等效电网;等效方法为选择等效电网的模式,确定等效电网的三相最小短路电流、单相最小短路电流及阻抗比X/R。
步骤二:潮流计算及潮流计算结果比对:首先对步骤一已搭建的ETAP电网模型进行潮流计算;然后将潮流计算结果与已有的规划电网潮流计算结果进行比对,若结果比对误差〈0.5%,则进行步骤三;否则返回步骤一,按照报错结果继续调试ETAP电网模型;
步骤三:加入牵引站负荷,再次进行基本潮流计算:基本潮流计算方法同步骤二;至此,所搭建ETAP电网模型调试完毕;
步骤四:运用谐波分析模块,首先,进行三次及三的倍数次谐波计算;其次,对除三次及三的倍数次谐波以外的各次谐波进行计算;第三,对其余各次谐波进行谐波计算;在谐波计算的过程中,首先进行谐波计算设置;谐波计算设置中,需要分析案例信息属性中设置最大迭代次数、精度、频率扫描范围、步长;画图属性中选择想要画的图形的设备;报警属性页中设置边界限制;
步骤五:查看仿真结果。
如图2所示,V/V接线牵引变压器谐波计算模型。
如图3所示,V/V接线牵引变压器电压、电流相量关系图。
其中:K-牵引变压器的变比
即:
又:
其中,旋转因子a=ej120°
IA1—A相正序电流
IA2—A相负序电流
IA0-A相零序电流
同一个牵引站两供电臂中各次谐波含量大小、相位均不同,且牵引变压器接线方式为不对称接线,所以此处推导出的不代表电气化铁路机车产生的具备零序性质的三次及三的倍数次谐波不能传递到牵引变压器高压侧,即V/V接线牵引变压器所带电气化铁路负荷所产生的三次及三的倍数次谐波可传递到牵引变压器高压侧。
如图4所示,为德大电气化铁路杨治牵引站注入电力***谐波ETAP仿真图。德大电气化铁路杨治牵引变电站供电站直接电气相连的变电站无牵引负荷,此时,在该牵引站供电站龙门站的最高电压等级对外网等效。等效方法为确定该供电站龙门变电站220kV母线的三相最小短路电流、单相最小短路电流及阻抗比X/R,或确定该供电站最高电压母线对外网(除龙门站以外的所有电网)的正序、负序、零序阻抗。
模型1,电网简化为供电站及所带负荷
步骤(1-1):杨治牵引站供电站龙门站直接电气相连的变电站无牵引负荷,在该牵引站供电站龙门站的最高电压等级220kV母线对外网等效,在ETAP模型中用等效电网-龙门220kV表示。等效方法为确定该供电站龙门站最高电压母线(220kV母线)的三相最小短路电流、单相最小短路电流及阻抗比X/R,或确定该供电站最高电压母线对外网(除本供电站龙门站以外的所有电网)的正序、负序、零序阻抗。等效方法为应用目前能进行此计算的软件如:已有的电力***分析软件PSASP、BPA等,应用它们的短路计算功能及等效计算功能,得出等效点的三相最小短路电流、单相最小短路电流及阻抗比X/R或正序、负序、零序阻抗。
步骤(1-2):在ETAP仿真环境中搭建要研究区域电网的电网模型,除步骤(1-1)等效电网外,至少还包括供电变压器、牵引变压器、输电线路、供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷、电气化铁路等效负荷;并输入相应模型的参数、接地方式及供电变压器联结组别并根据实际电网结构一一连接;其中牵引变压器用普通的双绕组变压器替代。
步骤(1-3):ETAP仿真环境中搭建电网模型具体方法为:对供电变压器模型,三绕组变压器T-龙门变需确定供电变压器额定值及变压器一二侧、一三侧、二三阻抗百分比,及对应的X/R值;确定变压器一次侧、二次侧、三次侧接地方式;双绕组变压器T-牵引变需确定其额定值及变压器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比,及对应的X/R值,确定T-牵引变一次侧、二次侧接地方式。对输电线路L-龙门-牵引变模型,需确定其长度、正序阻抗、零序阻抗及它们的单位。对供电变压器T-龙门变所带除电气化铁路负荷外的常规负荷,用等效负荷模型Load-龙门110kV替代。对该等效负荷模型Load-龙门110kV需确定接地方式并根据电网中实际负荷大小确定该负荷模型额定值及负荷类型。对电气化铁路等效负荷Load-牵引27.5kV,用静态负荷模型来表示,对该静态负荷模型,需确定接地方式并根据电气化铁路设计的负荷大小确定该静态负荷的额定值及负荷类型。
如图5所示,图5为德大电气化铁路洛王牵引站注入电力***谐波ETAP仿真图。洛王牵引变电站供电站利津站与沾化发电厂有直接电气联系,将供电站利津站、沾化发电厂均保留在ETAP电网模型中;除此之外的供电***进行等效,等效方法为在利津变电站最高电压等级220kV侧对外网等效,即“等效电网-利津220kV”、在沾化电厂最高电压等级220kV侧对外网等效,即“等效电网-沾化电厂220kV”,利津变电站所带负荷及沾化厂用电***均如前所述搭建在电网模型中。
模型3,电网简化为供电站、发电厂及各自所带负荷
步骤(1-1):洛王牵引变电站供电站利津站发电厂沾化电厂直接电气联系,将供电站利津站、发电厂沾化电厂均保留在ETAP电网模型中;除此之外的供电***进行等效,即在利津变电站最高电压等级220kV侧对外网等效,即“等效电网-利津220kV”、在沾化电厂最高电压等级220kV侧对外网等效,即“等效电网-沾化电厂220kV”,利津变电站所带负荷及沾化厂用电***均如前所述搭建在电网模型中。等效方法同模型1中步骤(1-1),在ETAP模型中用等效电网表示。
步骤(1-2):在ETAP仿真环境中搭建要研究区域电网的电网模型,除步骤(1-1)等效电网外,至少还包括发电机、供电变压器、牵引变压器、输电线路、供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷、电气化铁路等效负荷;并输入相应模型的参数、接地方式及供电变压器联结组别并根据实际电网结构一一连接;其中牵引变压器用普通的双绕组变压器替代。
步骤(1-3):ETAP仿真环境中搭建电网模型具体方法为:对发电机模型Gen-沾化1、Gen-沾化2,需确定发电机运行模式,确定额定值、发电类型、阻抗值。对供电变压器模型,三绕组变压器T-利津变、T-沾化厂1、T-沾化厂2、T-沾化厂3、T-沾化厂4需确定其额定值及变压器一二侧、一三侧、二三阻抗百分比,及对应的阻抗比X/R值;确定变压器一次侧、二次侧、三次侧接地方式;双绕组变压器T-牵引变需确定其额定值及变压器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比,及对应的X/R值;确定变压器一次侧、二次侧接地方式。对输电线路模型L-利津-牵引变、L-利津-沾化电厂,需确定其长度、正序阻抗、零序阻抗及它们的单位。对供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷,用等效负荷模型替代,如图5中Load-利津121kV、Load-沾化121kV。对等效负荷模型需确定接地方式并根据电网中实际负荷大小确定该负荷模型额定值及负荷类型。对电气化铁路等效负荷,用静态负荷模型Load-牵引27.5kV来表示,对该静态负荷模型,需确定接地方式并根据电气化铁路设计的负荷大小确定该静态负荷的额定值及负荷类型。
模型2,电网简化为供电站、相邻变电站及各自所带负荷
步骤(1-1):若某牵引变电站供电站直接电气相连的变电站有牵引负荷时,将该供电站及相邻供电站及其各自所带的牵引负荷同时搭建在ETAP电网模型中。除此以外的供电***,在ETAP模型中用等效电网表示,等效方法同模型1中步骤(1-1)。
步骤(1-2):在ETAP仿真环境中搭建要研究区域电网的电网模型,除步骤(1-1)等效电网外,至少还包括供电变压器、牵引变压器、输电线路、供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷、电气化铁路等效负荷;并输入相应模型的参数、接地方式及供电变压器联结组别并根据实际电网结构一一连接;其中牵引变压器用普通的双绕组变压器替代。
步骤(1-3):ETAP仿真环境中搭建电网模型具体方法为:对供电变压器模型,三绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器一二侧、一三侧、二三阻抗百分比,及对应的X/R值;确定变压器一次侧、二次侧、三次侧接地方式;双绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比,及对应的X/R值;确定变压器一次侧、二次侧接地方式。对输电线路模型,需确定输电线路长度,输电线路正序阻抗、零序阻抗及它们的单位。对供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷,用等效负荷模型替代。对该等效负荷模型需确定接地方式并根据电网中实际负荷大小确定该负荷模型额定值及负荷类型。对电气化铁路等效负荷,用静态负荷模型来表示,对该静态负荷模型,需确定接地方式并根据电气化铁路设计的负荷大小确定该静态负荷的额定值及负荷类型。
所述模型2的附图由于与模型1和模型3的类似,所以未再给出。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法,其特征是,主要包含以下几项工作步骤:
步骤一:搭建ETAP电网模型,对ETAP电网模型以外的电网按照各自的规则等效成一个等效电网;等效方法为选择等效电网的模式,确定等效电网的三相最小短路电流、单相最小短路电流及阻抗比X/R;
步骤二:潮流计算及潮流计算结果比对:首先对步骤一已搭建的ETAP电网模型进行潮流计算;然后将潮流计算结果与已有的规划电网潮流计算结果进行比对,若结果比对误差〈0.5%,则进行步骤三;否则返回步骤一,按照报错结果继续调试ETAP电网模型;
步骤三:加入牵引站负荷,再次进行基本潮流计算:所述基本潮流计算方法同步骤二;至此,所搭建ETAP电网模型调试完毕;
步骤四:运用谐波分析模块,首先,进行三次及三的倍数次谐波计算;其次,对除三次及三的倍数次谐波以外的各次谐波进行计算;第三,对各次谐波进行谐波计算;在谐波计算的过程中,首先进行谐波计算设置;所述谐波计算设置中,需要分析案例信息属性中设置最大迭代次数、精度、频率扫描范围、步长;画图属性中选择想要画的图形的设备;报警属性页中设置边界限制;
步骤五:查看仿真结果。
2.如权利要求1所述的一种电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法,其特征是,所述步骤一中的ETAP模型搭建主要有三种:
模型1,电网简化为供电站及所带负荷
步骤(1-1):若某牵引变电站供电站直接电气相连的变电站无牵引负荷时,在该牵引站供电站的最高电压等级对外网等效,在ETAP模型中用等效电网表示;等效方法为确定该供电站最高电压母线的三相最小短路电流、单相最小短路电流及阻抗比X/R,或确定该供电站最高电压母线对外网的正序、负序、零序阻抗;等效方法通过电力***分析软件PSASP或BPA来实现,应用它们的短路计算功能及等效计算功能,得出等效点的三相最小短路电流、单相最小短路电流及阻抗比X/R或正序、负序、零序阻抗;所述外网是除本供电站以外的所有电网;
步骤(1-2):在ETAP仿真环境中搭建要研究区域电网的电网模型,除步骤(1-1)等效电网外,至少还包括供电变压器、牵引变压器、输电线路、供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷、电气化铁路等效负荷;并输入相应模型的参数、接地方式及供电变压器联结组别并根据实际电网结构一一连接;其中牵引变压器用普通的双绕组变压器替代;
步骤(1-3):ETAP仿真环境中搭建电网模型具体方法为:对供电变压器模型,三绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器一二侧、一三侧、二三阻抗百分比,及对应的阻抗比X/R值;确定变压器一次侧、二次侧、三次侧接地方式;双绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比,及对应的阻抗比X/R值;确定变压器一次侧、二次侧接地方式;对输电线路模型,需确定输电线路长度,输电线路正序阻抗、零序阻抗及它们的单位;对供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷,用等效负荷模型替代;对该等效负荷模型需确定接地方式并根据电网中实际负荷大小确定该负荷模型额定值及负荷类型;对电气化铁路等效负荷,用静态负荷模型来表示,对该静态负荷模型,需确定接地方式并根据电气化铁路设计的负荷大小确定该静态负荷的额定值及负荷类型;
模型2,电网简化为供电站、相邻变电站及各自所带负荷
步骤(1-1):若某牵引变电站供电站直接电气相连的变电站有牵引负荷时,将该供电站A及相邻供电站B及其各自所带的牵引负荷同时搭建在ETAP电网模型中;除A、B以外的供电***进行等效,等效方法同模型1中步骤(1-1),在ETAP模型中用等效电网表示;
步骤(1-2):在ETAP仿真环境中搭建要研究区域电网的电网模型,除步骤(1-1)等效电网外,至少还包括供电变压器、牵引变压器、输电线路、供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷、电气化铁路等效负荷;并输入相应模型的参数、接地方式及供电变压器联结组别并根据实际电网结构一一连接;其中牵引变压器用普通的双绕组变压器替代;
步骤(1-3):ETAP仿真环境中搭建电网模型具体方法为:对供电变压器模型,三绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器一二侧、一三侧、二三阻抗百分比,及对应的阻抗比X/R值;确定变压器一次侧、二次侧、三次侧接地方式;双绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比,及对应的阻抗比X/R值;确定变压器一次侧、二次侧接地方式;对输电线路模型,需确定输电线路长度,输电线路正序阻抗、零序阻抗及它们的单位;对供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷,用等效负荷模型替代;对该等效负荷模型需确定接地方式并根据电网中实际负荷大小确定该负荷模型额定值及负荷类型;对电气化铁路等效负荷,用静态负荷模型来表示,对该静态负荷模型,需确定接地方式并根据电气化铁路设计的负荷大小确定该静态负荷的额定值及负荷类型;
模型3,电网简化为供电站、发电厂及各自所带负荷
步骤(1-1):若某牵引变电站供电站与发电厂有直接电气联系或隔一个联络变电站与发电厂联系,将牵引变电站供电站、联络变电站、发电厂均保留在ETAP电网模型中;除此之外的供电***进行等效;等效方法同模型1中步骤(1-1),在ETAP模型中用等效电网表示;
步骤(1-2):在ETAP仿真环境中搭建要研究区域电网的电网模型,除步骤(1-1)等效电网外,至少还包括发电机、供电变压器、牵引变压器、输电线路、供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷、电气化铁路等效负荷;并输入相应模型的参数、接地方式及供电变压器联结组别并根据实际电网结构一一连接;其中牵引变压器用普通的双绕组变压器替代;
步骤(1-3):ETAP仿真环境中搭建电网模型具体方法为:对发电机模型,需确定发电机运行模式,确定额定值、发电类型、阻抗值;对供电变压器模型,三绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器一二侧、一三侧、二三阻抗百分比,及对应的阻抗比X/R值;确定变压器一次侧、二次侧、三次侧接地方式;双绕组变压器需确定供电变压器额定值及变压器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比,及对应的阻抗比X/R值;确定变压器一次侧、二次侧接地方式;对输电线路模型,需确定输电线路长度,输电线路正序阻抗、零序阻抗及它们的单位;对供电变压器所带除电气化铁路负荷外的常规负荷,用等效负荷模型替代;对该等效负荷模型需确定接地方式并根据电网中实际负荷大小确定该负荷模型额定值及负荷类型;对电气化铁路等效负荷,用静态负荷模型来表示,对该静态负荷模型,需确定接地方式并根据电气化铁路设计的负荷大小确定该静态负荷的额定值及负荷类型。
3.如权利要求1所述的一种电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法,其特征是,所述步骤二的潮流计算,首先需要编辑潮流分析案例,进行潮流计算设置:分析案例信息属性页中设置潮流计算方法、最大迭代次数和精度;所述步骤二中的实际电网潮流计算结果参考电网规划数据。
4.如权利要求1所述的一种电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法,其特征是,所述步骤四,谐波分析过程分为以下三个步骤:
步骤(4-1),建立牵引变压器谐波计算模型;判断电气化铁路机车产生的具备零序性质的三次及三的倍数次谐波能否传递到牵引变压器高压侧,如果能就应用ETAP建模仿真电气化铁路注入电力***的三次及三的倍数次谐波;
步骤(4-2),应用ETAP建模仿真电气化铁路注入电力***的除三次及三的倍数次谐波以外的各次谐波;
步骤(4-3),应用ETAP建模仿真电气化铁路注入电力***的各次谐波。
5.如权利要求4所述的一种电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法,其特征是,根据所述步骤(4-1)中的V/V接线牵引变压器谐波计算模型,推导出零序电流的值为零;
同一个牵引站两供电臂中各次谐波含量大小、相位均不同,且牵引变压器接线方式为不对称接线,所以零序电流的值为零代表电气化铁路机车产生的具备零序性质的三次及三的倍数次谐波能传递到牵引变压器高压侧。
6.如权利要求4所述的一种电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法,其特征是,所述步骤(4-1),应用ETAP建模仿真电气化铁路注入电力***的三次及三的倍数次谐波,主要包含以下几步:
步骤(4-1-1),在ETAP软件中,编辑设备库中谐波数据库,建立要研究的含三次及三的倍数次谐波的谐波设备电气化铁路机车,根据实际电气化铁路运行特点确定电气化铁路机车的三次及三的倍数次谐波占基波含量的百分比及角度;
步骤(4-1-2),应用ETAP软件中牵引变压器下接入“静态负荷”并将“静态负荷”命名为“电气化铁路等效静态负荷”,在标签“谐波”页面中添加已建好的要研究的含有三次及三的倍数次谐波的谐波设备电气化铁路机车;在标签“负荷”页面中将接地方式设置为星形接地;
步骤(4-1-3),ETAP仿真环境中牵引变压器标签“接地”所示的页面中,需将一次侧及二次侧均选为星形接地方式或星形以接近于0的电阻、电抗接地方式;若任何一侧选择不接地,将会造成电气化铁路注入电力***三次谐波仿真结果为0的错误;若任何一侧选择三角形接法,也会造成电气化铁路注入电力***三次谐波仿真结果为0的错误。
7.如权利要求4所述的一种电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法,其特征是,所述步骤(4-2),主要包含以下几步:
步骤(4-2-1),在ETAP软件中,编辑设备库中谐波数据库,建立要研究的含除三次及三的倍数次谐波的谐波设备电气化铁路机车,根据实际电气化铁路运行特点确定电气化铁路机车除三次及三的倍数次之外的谐波占基波含量的百分比及角度;
步骤(4-2-2),应用ETAP软件中牵引变压器下接入“静态负荷”并将“静态负荷”命名为“电气化铁路等效静态负荷”,在标签“谐波”页面中添加已建好的要研究的含有除三次及三的倍数次谐波的谐波设备电气化铁路机车;在标签“负荷”页面中将接地方式设置为星形接地;
步骤(4-2-3),ETAP仿真环境中牵引变压器标签“接地”所示的页面中,一次侧及二次侧选择星形接地方式,也能选择三角形接地方式,不影响仿真后得到的电气化铁路注入***中的各次谐波电流、谐波电压含量。
8.如权利要求4所述的一种电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法,其特征是,所述步骤(4-3),主要包含以下几步:
步骤(4-3-1),在ETAP软件中,编辑设备库中谐波数据库,建立要研究的含各次谐波的谐波设备电气化铁路机车,根据实际电气化铁路运行特点确定电气化铁路机车各次谐波占基波含量的百分比及角度;
步骤(4-3-2),应用ETAP软件中牵引变压器下接入“静态负荷”并将“静态负荷”命名为“电气化铁路等效静态负荷”,在标签“谐波”页面中添加已建好的要研究的含有各次谐波的谐波设备电气化铁路机车;在标签“负荷”页面中将接地方式设置为星形接地;
步骤(4-3-3),ETAP仿真环境中牵引变压器标签“接地”所示的页面中,需将一次侧及二次侧均选为星形接地方式或星形以接近于0的电阻、电抗接地方式;若任何一侧选择不接地,将会造成电气化铁路注入电力***三次谐波仿真结果为0的错误;若任何一侧选择三角形接法,也会造成电气化铁路注入电力***三次谐波仿真结果为0的错误;其余各次谐波大小不受牵引变压器接地方式的影响。
9.如权利要求1所述的一种电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法,其特征是,所述步骤五,查看报告管理器生成的ETAP报告中所列电气化铁路注入公共连接母线的各次谐波电压及谐波电流;为分析电气化铁路接入电力***造成的电能质量问题提供依据。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210387250.6A CN102904254B (zh) | 2012-10-13 | 2012-10-13 | 电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210387250.6A CN102904254B (zh) | 2012-10-13 | 2012-10-13 | 电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102904254A true CN102904254A (zh) | 2013-01-30 |
CN102904254B CN102904254B (zh) | 2015-03-04 |
Family
ID=47576364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210387250.6A Active CN102904254B (zh) | 2012-10-13 | 2012-10-13 | 电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102904254B (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103257269A (zh) * | 2013-04-26 | 2013-08-21 | 国家电网公司 | 基于实测电流特性曲线拟合的谐波源建模方法 |
CN104267599A (zh) * | 2014-09-22 | 2015-01-07 | 国家电网公司 | 基于代理模式的电动汽车参与调频服务psasp模型及建立方法 |
CN105510719A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-04-20 | 云南电网有限责任公司玉溪供电局 | 三相电网谐波阻抗测量方法 |
CN105717360A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-06-29 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种低压单相谐波阻抗测量方法及装置 |
CN108918963A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-11-30 | 广州吉科电气设备有限公司 | 一种用于测量供电线路中谐波的电力参数的方法和仪表 |
CN113076660A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-06 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种混合电源***双边供电方式电气化铁路环流计算方法 |
CN113258579A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-08-13 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 混合电源模式双边供电***电气化铁路短路电流计算方法 |
CN117713088A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 云南电网有限责任公司 | 高铁电力机车并网对电网谐波影响的分析方法及*** |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5499178A (en) * | 1991-12-16 | 1996-03-12 | Regents Of The University Of Minnesota | System for reducing harmonics by harmonic current injection |
CN101699693A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-04-28 | 江苏科能电力工程咨询有限公司 | 铁路牵引冲击负荷对电网电压波动计算方法 |
CN102118026A (zh) * | 2011-03-21 | 2011-07-06 | 江苏省电力试验研究院有限公司 | 基于etap的大规模电网的谐波负序潮流方法 |
CN102570460A (zh) * | 2010-12-14 | 2012-07-11 | 中国电力科学研究院 | 一种计算电气化铁路的谐波和负序电流的方法 |
-
2012
- 2012-10-13 CN CN201210387250.6A patent/CN102904254B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5499178A (en) * | 1991-12-16 | 1996-03-12 | Regents Of The University Of Minnesota | System for reducing harmonics by harmonic current injection |
CN101699693A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-04-28 | 江苏科能电力工程咨询有限公司 | 铁路牵引冲击负荷对电网电压波动计算方法 |
CN102570460A (zh) * | 2010-12-14 | 2012-07-11 | 中国电力科学研究院 | 一种计算电气化铁路的谐波和负序电流的方法 |
CN102118026A (zh) * | 2011-03-21 | 2011-07-06 | 江苏省电力试验研究院有限公司 | 基于etap的大规模电网的谐波负序潮流方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
聂静静等: "高速电气化铁路谐波的仿真计算与分析", 《福建电力与电工》, vol. 28, no. 1, 31 March 2008 (2008-03-31) * |
郑杰等: "基于电力***分析软件ETAP的电网谐波分析", 《电网与清洁能源》, vol. 27, no. 7, 31 July 2011 (2011-07-31) * |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103257269A (zh) * | 2013-04-26 | 2013-08-21 | 国家电网公司 | 基于实测电流特性曲线拟合的谐波源建模方法 |
CN103257269B (zh) * | 2013-04-26 | 2015-04-01 | 国家电网公司 | 基于实测电流特性曲线拟合的谐波源建模方法 |
CN104267599A (zh) * | 2014-09-22 | 2015-01-07 | 国家电网公司 | 基于代理模式的电动汽车参与调频服务psasp模型及建立方法 |
CN105510719A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-04-20 | 云南电网有限责任公司玉溪供电局 | 三相电网谐波阻抗测量方法 |
CN105717360A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-06-29 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种低压单相谐波阻抗测量方法及装置 |
CN108918963A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-11-30 | 广州吉科电气设备有限公司 | 一种用于测量供电线路中谐波的电力参数的方法和仪表 |
CN113076660A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-06 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种混合电源***双边供电方式电气化铁路环流计算方法 |
CN113258579A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-08-13 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 混合电源模式双边供电***电气化铁路短路电流计算方法 |
CN113258579B (zh) * | 2021-06-28 | 2023-01-31 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 混合电源模式双边供电***电气化铁路短路电流计算方法 |
CN117713088A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 云南电网有限责任公司 | 高铁电力机车并网对电网谐波影响的分析方法及*** |
CN117713088B (zh) * | 2024-02-05 | 2024-05-10 | 云南电网有限责任公司 | 高铁电力机车并网对电网谐波影响的分析方法及*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102904254B (zh) | 2015-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102904254B (zh) | 电气化铁路注入电力***谐波的仿真方法 | |
CN103065016B (zh) | 确定引起直流换相失败的交流***故障范围的方法 | |
CN102193504B (zh) | 一种电力***动态仿真中安全稳定控制***模型构建方法 | |
CN103605014A (zh) | 一种用于大型储能变流器的测试平台 | |
CN103944507A (zh) | 基于逆变器型式试验的光伏电站低电压穿越性能评价方法 | |
Gagnon et al. | Hydro-Québec strategy to evaluate electrical transients following wind power plant integration in the Gaspésie transmission system | |
CN105552890B (zh) | 基于安全域体积的配电网n‑1安全运行范围的评价方法 | |
CN105676022A (zh) | 一种长线路风电场并网谐振信息提取方法 | |
CN105205244A (zh) | 基于机电-电磁混合仿真技术的合环操作仿真*** | |
CN115622053B (zh) | 一种用于考虑分布式电源的自动负荷建模方法及装置 | |
CN105224812B (zh) | 一种负荷模型中的静态负荷频率因子聚合方法 | |
CN105277773A (zh) | 一种完整计算变电站入地短路电流的方法 | |
CN106526347A (zh) | 一种基于数模混合仿真的光伏逆变器低电压穿越评估方法 | |
CN103412199A (zh) | 一种同塔多回输电线路不平衡度的计算方法 | |
CN103472325A (zh) | 一种波浪能和潮流能独立发电***的检测平台 | |
CN104617576A (zh) | 考虑直流控制特性的多直流馈出交流电网故障计算方法 | |
CN105608252B (zh) | 一种电网故障模拟测试的仿真方法及装置 | |
CN102496924B (zh) | 修正预测熄弧角建模方法及*** | |
CN103823143A (zh) | 一种特高压增容后变电站设备安全性分析的仿真方法 | |
Zhi-hui et al. | Modeling and simulation research of large-scale AC/DC hybrid power grid based on ADPSS | |
CN109802418B (zh) | 适用于特高压直流接入的局部电网电磁暂态模型等值方法 | |
CN204758750U (zh) | 一种电流互感器抗短路能力动态评估仿真模型装置 | |
CN103914738A (zh) | 一种配电网评估与网架优化分析方法 | |
CN104166767A (zh) | 一种将变压器零序试验数据转换为计算用零序参数的方法 | |
Clark et al. | Development of a Base Model in RMS and EMT Environment to Study Low Inertia System |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |