CN105490274B - 地铁供电***电能质量控制***及方法 - Google Patents

地铁供电***电能质量控制***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种地铁供电***电能质量控制***和方法，包括：采集装置，用于采集高压侧和低压侧的电压和电流；有源滤波器，用于根据采集到的电压和电流，计算得到谐波电流补偿值和无功电流补偿值，所述谐波电流补偿值等于高压侧的谐波电流分量与低压侧的谐波电流分量之和的相反数，所述无功电流补偿值等于高压侧的无功电流分量与低压侧的无功电流分量之和的相反数；监控装置，用于根据所述谐波电流补偿值、所述无功电流补偿值和所述有源滤波器的额定容量，确定所述有源滤波器的工作模式；还用于根据所述有源滤波器的工作模式、所述谐波电流补偿值和所述无功电流值生成电流补偿指令并发送至所述有源滤波器。

Description

地铁供电***电能质量控制***及方法
技术领域
本发明涉及电力***电能质量控制和治理领域，具体涉及一种地铁供电***电能质量控制***及方法。
背景技术
随着我国城市规模的不断扩大，人员出行频繁，交通需求量急剧增长，城市交通供需矛盾日趋紧张，地面交通已无法满足当前的交通需求量。地铁作为目前世界上最经济和高效的城市交通工具之一，在我们各大中城市得到了迅速的发展。
我国地铁供电***主要由主变电所、牵引变电所、整流***和动力照明***几部分组成。由于地铁供电***中牵引负荷波动性大以及地铁供电***采用电缆连接，给城市电网带来谐波及无功倒送等一系列不利因素。地铁一般处于人口密集的城市之中，城市电网一旦发生事故，会对整个城市的电力供应带来很大影响。对于地铁供电***，当***负荷较重时，***的功率因数比较高但谐波含量也比较高；当***处于轻载或者停载时，***的谐波含量较低但功率因数比较低，可能还伴有大量的容性无功倒送。目前，抑制地铁供电***中谐波和补偿地铁供电***中无功的方法主要为：在低压配电***中安装有源滤波器和电力电容无功补偿装置分别抑制谐波和补偿无功功率。由于对地铁供电***中谐波抑制和无功补偿是单独进行的，没有按照统一的物理模型进行综合治理，常出现顾此失彼的情况，造成经济成本增加，安装和维护的工作量大，而且还会对城市电网形成安全隐患。
发明内容
为此，本发明提出一种地铁供电***电能质量控制***及方法，其可以解决现有技术中不能对地铁供电***中的谐波和无功进行综合治理的技术问题。
本发明的技术方案如下：
一种地铁供电***电能质量控制***，包括：
采集装置，用于采集高压侧和低压侧的电压和电流；
有源滤波器，用于根据采集到的电压和电流，计算得到谐波电流补偿值和无功电流补偿值，所述谐波电流补偿值等于高压侧的谐波电流分量与低压侧的谐波电流分量之和的相反数，所述无功电流补偿值等于高压侧的无功电流分量与低压侧的无功电流分量之和的相反数；
监控装置，用于根据所述谐波电流补偿值、所述无功电流补偿值和所述有源滤波器的额定容量，确定所述有源滤波器的工作模式；还用于根据所述有源滤波器的工作模式、所述谐波电流补偿值和所述无功电流值生成电流补偿指令并发送至所述有源滤波器。
优选地，所述采集装置包括：
高压采集单元，用于采集高压侧的三相电压ua1、ub1、uc1和三相电流ia1、ib1、ic1；和
低压采集单元，用于采集低压侧负载的三相电压ua2、ub2、uc2和三相电流ia2、ib2、ic2；
其中，电压信号和电流信号均同步采集。
优选地，所述有源滤波器包括：
计算谐波分量和无功分量单元，用于根据采集到的高压侧的三相电压和三相电流，计算得到高压侧三相电流的谐波分量iah1、ibh1和ich1，以及高压侧三相电流的无功分量iaq1、ibq1和icq1；还用于根据采集到的低压侧的三相电压和三相电流，计算得到低压侧三相电流的谐波分量iah2、ibh2和ich2，以及低压侧三相电流的无功分量iaq2、ibq2和icq2；
计算谐波电流补偿值和无功电流补偿值单元，用于根据高压侧和低压侧三相电流的谐波分量，得到所述谐波电流补偿值：i* cah＝-iah1-iah2、i* cbh＝-ibh1-ibh2和i* cch＝-ich1-ich2；根据高压侧和低压侧三相电流的无功分量，得到所述无功电流补偿值：i* caq＝-iaq1-iaq2、i* cbq＝-ibq1-ibq2和i* ccq＝-icq1-icq2。
优选地，所述监控装置包括：
生成电流补偿指令单元，用于根据有源滤波器的工作模式、所述谐波电流补偿值和所述无功电流补偿值生成电流补偿指令并发送至所述有源滤波器，所述电流补偿指令为：i* ca＝A×i* cah+B×i* caq；i* cb＝A×i* cbh+B×i* cbq；i* cc＝A×i* cch+B×i* ccq，其中，0≤A≤1,0≤B≤1，A和B的具体取值由有源滤波器工作模式确定单元确定；
有源滤波器工作模式确定单元，用于根据所述谐波电流补偿值、所述无功电流补偿值和所述有源滤波器的额定容量，计算谐波比例Kh和无功比例Kq并确定所述有源滤波器的工作模式，其中，
当所述谐波比例Kh≥100％时，所述有源滤波器工作于只补谐波模式，A和B的取值为：A＝1,B＝0；
当所述谐波比例100％＞Kh＞第一阈值时，所述有源滤波器工作于谐波优先模式，A和B的取值为：0＜B＜A＜1；
当所述谐波比例第一阈值≥Kh≥第二阈值且所述无功比例Kq＞第三阈值时，或者所述谐波比例Kh＜第二阈值且所述无功比例Kq＜100％时，所述有源滤波器均工作于无功优先模式，A和B的取值为：0＜A＜B＜1；
当所述谐波比例第一阈值≥Kh≥第二阈值且所述无功比例Kq≤第三阈值时，所述有源滤波器工作于全补偿模式，A和B的取值为：A＝1,B＝1；
当所述谐波比例Kh＜第二阈值且所述无功比例Kq≥100％时，所述有源滤波器工作于只补无功模式，A和B的取值为：A＝0,B＝1；
优选地，所述计算谐波分量和无功分量单元基于瞬时无功理论计算谐波分量和无功分量。
一种地铁供电***电能质量控制方法，包括如下步骤：
获取高压侧和低压侧的电压和电流；
根据获取到的电压和电流，计算得到谐波电流补偿值和无功电流补偿值，所述谐波电流补偿值等于高压侧的谐波电流分量与低压侧的谐波电流分量之和的相反数，所述无功电流补偿值等于高压侧的无功电流分量与低压侧的无功电流分量之和的相反数；
获取有源滤波器的额定容量；
根据所述谐波电流补偿值、所述无功电流补偿值和所述有源滤波器的额定容量，确定所述有源滤波器的工作模式；
根据所述有源滤波器的工作模式、所述谐波电流补偿值和所述无功电流值生成电流补偿指令并发送至所述有源滤波器。
优选地，所述获取高压侧和低压侧的电压和电流的步骤包括：
获取高压侧的三相电压ua1、ub1、uc1和三相电流ia1、ib1、ic1；和
获取低压侧负载的三相电压ua2、ub2、uc2和三相电流ia2、ib2、ic2；
其中，电压信号和电流信号均同步采集。
优选地，所述计算谐波电流补偿值和无功电流补偿值的步骤包括：
根据获取到的高压侧的三相电压和三相电流，计算得到高压侧三相电流的谐波分量iah1、ibh1和ich1，以及高压侧三相电流的无功分量iaq1、ibq1和icq1；并根据获取到的低压侧的三相电压和三相电流，计算得到低压侧三相电流的谐波分量iah2、ibh2和ich2，以及低压侧三相电流的无功分量iaq2、ibq2和icq2；
根据高压侧和低压侧三相电流的谐波分量，得到所述谐波电流补偿值：i* cah＝-iah1-iah2、i* cbh＝-ibh1-ibh2和i* cch＝-ich1-ich2；根据高压侧和低压侧三相电流的无功分量，得到所述无功电流补偿值：i* caq＝-iaq1-iaq2、i* cbq＝-ibq1-ibq2和i* ccq＝-icq1-icq2。
优选地，所述根据有源滤波器的工作模式、所述谐波电流补偿值和所述无功电流补偿值生成电流补偿指令的步骤包括：
所述电流补偿指令为：i* ca＝A×i* cah+B×i* caq；i* cb＝A×i* cbh+B×i* cbq；i* cc＝A×i* cch+B×i* ccq，其中，0≤A≤1,0≤B≤1，A和B的具体取值由有源滤波器工作模式确定；
所述根据所述谐波电流补偿值、所述无功电流补偿值和所述有源滤波器的额定容量，确定所述有源滤波器的工作模式的步骤包括：
计算谐波比例Kh和无功比例Kq；
当所述谐波比例Kh≥100％时，所述有源滤波器工作于只补谐波模式，A和B的取值为：A＝1,B＝0；
当所述谐波比例100％＞Kh＞第一阈值时，所述有源滤波器工作于谐波优先模式，A和B的取值为：0＜B＜A＜1；
当所述谐波比例第一阈值≥Kh≥第二阈值且所述无功比例Kq＞第三阈值时，或者所述谐波比例Kh＜第二阈值且所述无功比例Kq＜100％时，所述有源滤波器均工作于无功优先模式，A和B的取值为：0＜A＜B＜1；
当所述谐波比例第一阈值≥Kh≥第二阈值且所述无功比例Kq≤第三阈值时，所述有源滤波器工作于全补偿模式，，A和B的取值为：A＝1,B＝1；
当所述谐波比例Kh＜第二阈值且所述无功比例Kq≥100％时，所述有源滤波器工作于只补无功模式，A和B的取值为：A＝0,B＝1；
优选地，基于瞬时无功理论计算谐波分量和无功分量。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明提供一种地铁供电***电能质量控制***及方法，同时采集了高压侧和低压侧的电压和电流，使得最终得到的电流补偿指令更加准确；同时，将高压侧和低压侧负荷信号中的基波无功和谐波信号分别抽取出来，并根据负荷工作状态(谐波电流补偿值与无功电流补偿值)与有源滤波器的额定容量确定有源滤波器的工作模式(补偿模式)，并根据工作模式、谐波电流补偿值和无功电流值生成电流补偿指令。该***和方法综合考虑了电网中存在的无功功率和谐波信号，对其按照统一的物理模型进行综合治理，可靠性高；同时，该***和方法可以按照负荷工作状态自动调整工作模式，使得配电***在整个运行阶段均具有较高的用电质量，提高了用电的安全性和可靠性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例1中的一种地铁供电***电能质量控制***的示意图；
图2是本发明实施例1中的计算谐波电流补偿值的流程图；
图3是本发明实施例1中的计算无功电流补偿值的流程图；
图4是本发明实施例1中的生成电流补偿指令的流程图；
图5是本发明实施例2中的一种地铁供电***电能质量控制方法的流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种地铁供电***电能质量控制***，可以包括：
采集装置(图1未示出)，用于采集高压侧和低压侧的电压和电流。
作为一种具体实现方式，采集装置可以具体包括：高压采集单元，用于采集高压侧的三相电压ua1、ub1、uc1和三相电流ia1、ib1、ic1；低压采集单元，用于采集低压侧负载的三相电压ua2、ub2、uc2和三相电流ia2、ib2、ic2。其中，电压信号和电流信号均同步采集。高压采集单元和低压采集单元均可以通过电压传感器和电流传感器实现所需要采集的电压和电流。
有源滤波器，用于根据采集到的电压和电流，计算得到谐波电流补偿值和无功电流补偿值，谐波电流补偿值等于高压侧的谐波电流分量与低压侧的谐波电流分量之和的相反数，无功电流补偿值等于高压侧的无功电流分量与低压侧的无功电流分量之和的相反数。
作为一种具体实现方式，有源滤波器可以具体包括：
计算谐波分量和无功分量单元，用于根据采集到的高压侧的三相电压和三相电流，计算得到高压侧三相电流的谐波分量iah1、ibh1和ich1，以及高压侧三相电流的无功分量iaq1、ibq1和icq1；还用于根据采集到的低压侧的三相电压和三相电流，计算得到低压侧三相电流的谐波分量iah2、ibh2和ich2，以及低压侧三相电流的无功分量iaq2、ibq2和icq2。
计算谐波电流补偿值和无功电流补偿值单元，用于根据高压侧和低压侧三相电流的谐波分量，得到谐波电流补偿值：i* cah＝-iah1-iah2、i* cbh＝-ibh1-ibh2和i* cch＝-ich1-ich2；根据高压侧和低压侧三相电流的无功分量，得到无功电流补偿值：i* caq＝-iaq1-iaq2、i* cbq＝-ibq1-ibq2和i* ccq＝-icq1-icq2。
监控装置，用于根据谐波电流补偿值、无功电流补偿值和有源滤波器的额定容量，确定有源滤波器的工作模式；还用于根据有源滤波器的工作模式、谐波电流补偿值和无功电流值生成电流补偿指令并发送至有源滤波器。
作为一种具体实现方式，监控装置可以具体包括：
生成电流补偿指令单元，用于根据有源滤波器的工作模式、谐波电流补偿值和无功电流补偿值生成电流补偿指令并发送至有源滤波器，电流补偿指令为：i* ca＝A×i* cah+B×i* caq；i* cb＝A×i* cbh+B×i* cbq；i* cc＝A×i* cch+B×i* ccq，其中，0≤A≤1,0≤B≤1，A和B的具体取值由有源滤波器工作模式确定单元确定；
有源滤波器工作模式确定单元，用于根据谐波电流补偿值、无功电流补偿值和有源滤波器的额定容量，计算谐波比例Kh(所需补偿谐波容量与有源滤波器额定容量之比)和无功比例Kq(所需补偿无功容量与有源滤波器额定容量之比)并确定所述有源滤波器的工作模式，其中，
当谐波比例Kh≥100％时，有源滤波器工作于只补谐波模式，A和B的取值为：A＝1,B＝0；
当谐波比例100％＞Kh＞第一阈值时，有源滤波器工作于谐波优先模式，A和B的取值为：0＜B＜A＜1；其中，第一阈值取值可以为70％。
当谐波比例第一阈值≥Kh≥第二阈值且无功比例Kq＞第三阈值时，或者谐波比例Kh＜第二阈值且无功比例Kq＜100％时，有源滤波器均工作于无功优先模式，A和B的取值为：0＜A＜B＜1；其中，第二阈值取值可以为10％；第三阈值取值可以为70％。
当谐波比例第一阈值≥Kh≥第二阈值且无功比例Kq≤第三阈值时，有源滤波器工作于全补偿模式，A和B的取值为：A＝1,B＝1。
当谐波比例Kh＜第二阈值且所述无功比例Kq≥100％时，有源滤波器工作于只补无功模式，A和B的取值为：A＝0,B＝1。
本实施例提供的地铁供电***电能质量控制***，同时采集了高压侧和低压侧的电压和电流，使得最终得到的电流补偿指令更加准确；同时，将高压侧和低压侧负荷信号中的基波无功和谐波信号分别抽取出来，并根据负荷工作状态(谐波电流补偿值与无功电流补偿值)与有源滤波器的额定容量确定有源滤波器的工作模式(补偿模式)，并根据工作模式、谐波电流补偿值和无功电流值生成电流补偿指令。该***和方法综合考虑了电网中存在的无功功率和谐波信号，对其按照统一的物理模型进行综合治理，可靠性高；同时，该***和方法可以按照负荷工作状态自动调整工作模式，使得配电***在整个运行阶段均具有较高的用电质量，提高了用电的安全性和可靠性。
下面结合图2、图3和图4具体说明生成电流补偿指令的过程。
下面的例子中，高压侧的电压为35kV，相应的高压侧的三相电压ua1、ub1、uc1为：ua35kV、ub35kV、uc35kV；高压侧的三相电流ia1、ib1、ic1为：ia35kV、ib35kV、ic35kV；高压侧三相电流的谐波分量iah1、ibh1、ich1为：iah35kV、ibh35kV、ich35kV；高压侧三相电流的无功分量iaq1、ibq1、icq1为：iaq35kV、ibq35kV、icq35kV；
低压侧的电压为1140V，相应的低压侧的三相电压ua2、ub2、uc2为：ua1 140V、ub1 140V、uc1 140V；低压侧的三相电流ia2、ib2、ic2为：ia1 140V、ib1 140V、ic1 140V；低压侧三相电流的谐波分量iah2、ibh2、ich2为：iah1 140V、ibh1 140V、ich1 140V；低压侧三相电流的无功分量iaq2、ibq2和icq2为：iaq1 140V、ibq1 140V、icq1 140V。
目前公知的谐波检测方法包括：带阻滤波法、FFT变换法、带通选频法、自适应检测法以及瞬时无功功率理论法等。其中，基于瞬时无功功率理论方法的电路结构简单，性能良好，可行性高，实时性好，所以本***中基于瞬时无功功率理论方法计算得到谐波分量和无功分量。
下面结合图2说明得到谐波电流补偿值的具体过程，采用d-q法对高压侧谐波电流进行检测：
将高压侧的三相电流ia35kV、ib35kV、ic35kV经过CLARKE变换和PARK变换得到id和iq，具体变换如下：
式(1)中，
id和iq经过低通滤波器(LPF)滤波后，得到直流分量和再将和反变换便可求出检测电流的基波分量iaf、ibf、icf。
将iaf、ibf、icf与ia35kV、ib35kV、ic35kV相减，便可求得高压侧三相电流ia35kV、ib35kV、ic35kV的谐波分量iah35kV、ibh35kV、ich35kV；
同理,可以求得低压侧负载三相电流ia1 140V、ib1 140V、ic1 140V的谐波分量iah1 140V、ibh1 140V、ich1 140V；
根据高压侧和低压侧三相电流的谐波分量，得到谐波电流补偿值为：
式(3)中的负号表示补偿电流与谐波电流幅值相等，方向相反。
下面结合图3说明计算得到无功电流补偿值的具体过程，无功电流补偿值也由瞬时无功法求得，首先求高压侧无功电流分量：
根据图3便可求得高压侧三相电流ia35kV、ib35kV、ic35kV的无功分量iaq35kV、ibq35kV、icq35kV；
同理，可以求得低压侧负载三相电流ia1 140V、ib1 140V、ic1 140V的无功分量iaq1 140V、ibq1 140V、icq1 140V；
根据高压侧和低压侧三相电流的无功分量，得到无功电流补偿值为：
式(4)中的负号表示补偿电流与无功电流幅值相等，方向相反。
如图4所示，总的电流补偿指令由谐波补偿指令和无功补偿指令组成，具体为：
式(5)中的A和B为0～1之间的实数型变量，由有源滤波器的工作模式决定，具体如表1所示，其中，Kh为所需补偿谐波容量与有源电力滤波器额定容量之比；Kq为所需补偿无功容量与有源电力滤波器额定容量之比；“×”表示不作考虑。
表1：
工作模式 谐波比例Kh 无功比例Kq A与B关系
只补谐波 Kh≥100％ × A＝1，B＝0
谐波优先 100％＞Kh＞70％ × A＞B
无功优先 70％≥Kh≥10％ Kq＞70％ A＜B
全补偿 70％≥Kh≥10％ Kq≤70％ A＝1，B＝1
只补无功 Kh＜10％ Kq≥100％ A＝0，B＝1
无功优先 Kh＜10％ Kq＜100％ A＜B
根据表1可以看出：
当A＝1，B＝1，滤波器工作在全补偿模式；
当A＝0，B＝1，滤波器工作在只补无功模式；
当A＝1，B＝0，滤波器工作在只补谐波模式；
当A＜B，滤波器工作在无功优先模式；
当A＞B，滤波器工作在谐波优先模式；
对于地铁供电***，当***负荷处于重载时，有源滤波器工作在谐波优先模式；当***负荷处于轻载时，有源滤波器工作在无功优先模式；在***谐波含量较高有可能导致用电设备无法正常工作时，有源滤波器可工作在只补谐波状态；在***容性无功较多不仅导致电能浪费，还可能影响到***稳定时，有源滤波器可工作在只补无功状态。由此可见，本实施例提供的***中的有源滤波器具有多种工作模式，可根据负荷工作状态指令自动调整工作模式，使得配电***在整个运行阶段均具有较高的用电质量，提高了用电的安全性和可靠性。
实施例2
如图5所示，本实施例提供一种地铁供电***电能质量控制方法，可以包括如下步骤：
S1：获取高压侧和低压侧的电压和电流。该步骤可以具体包括：获取高压侧的三相电压ua1、ub1、uc1和三相电流ia1、ib1、ic1；获取低压侧负载的三相电压ua2、ub2、uc2和三相电流ia2、ib2、ic2；其中，电压信号和电流信号均同步采集。
S2：根据获取到的电压和电流，计算得到谐波电流补偿值和无功电流补偿值，谐波电流补偿值等于高压侧的谐波电流分量与低压侧的谐波电流分量之和的相反数，无功电流补偿值等于高压侧的无功电流分量与低压侧的无功电流分量之和的相反数。该步骤可以基于瞬时无功理论计算谐波分量和无功分量，具体可以包括：
首先，根据获取到的高压侧的三相电压和三相电流，计算得到高压侧三相电流的谐波分量iah1、ibh1和ich1，以及高压侧三相电流的无功分量iaq1、ibq1和icq1；并根据获取到的低压侧的三相电压和三相电流，计算得到低压侧三相电流的谐波分量iah2、ibh2和ich2，以及低压侧三相电流的无功分量iaq2、ibq2和icq2；
其次，根据高压侧和低压侧三相电流的谐波分量，得到谐波电流补偿值：i* cah＝-iah1-iah2、i* cbh＝-ibh1-ibh2和i* cch＝-ich1-ich2；根据高压侧和低压侧三相电流的无功分量，得到无功电流补偿值：i* caq＝-iaq1-iaq2、i* cbq＝-ibq1-ibq2和i* ccq＝-icq1-icq2。
S3：获取有源滤波器的额定容量。
S4：根据谐波电流补偿值、无功电流补偿值和有源滤波器的额定容量，确定所述有源滤波器的工作模式。
S5：根据所述有源滤波器的工作模式、所述谐波电流补偿值和所述无功电流值生成电流补偿指令并发送至所述有源滤波器。
步骤S4和S5具体可以为：
步骤S5中的电流补偿指令为：i* ca＝A×i* cah+B×i* caq；i* cb＝A×i* cbh+B×i* cbq；i* cc＝A×i* cch+B×i* ccq，其中，0≤A≤1,0≤B≤1，A和B的具体取值由有源滤波器工作模式确定。
步骤S4中滤波器的工作模式确定的过程为：
计算谐波比例Kh和无功比例Kq；
当谐波比例Kh≥100％时，有源滤波器工作于只补谐波模式，A和B的取值为：A＝1,B＝0；
当谐波比例100％＞Kh＞第一阈值时，有源滤波器工作于谐波优先模式，A和B的取值为：0＜B＜A＜1；
当谐波比例第一阈值≥Kh≥第二阈值且无功比例Kq＞第三阈值时，或者谐波比例Kh＜第二阈值且无功比例Kq＜100％时，有源滤波器均工作于无功优先模式，A和B的取值为：0＜A＜B＜1；
当谐波比例第一阈值≥Kh≥第二阈值且无功比例Kq≤第三阈值时，有源滤波器工作于全补偿模式，A和B的取值为：A＝1,B＝1；
当谐波比例Kh＜第二阈值且无功比例Kq≥100％时，有源滤波器工作于只补无功模式，A和B的取值为：A＝0,B＝1。
本实施例提供的地铁供电***电能质量控制方法，同时采集了高压侧和低压侧的电压和电流，使得最终得到的电流补偿指令更加准确；同时，将高压侧和低压侧负荷信号中的基波无功和谐波信号分别抽取出来，并根据负荷工作状态(谐波电流补偿值与无功电流补偿值)与有源滤波器的额定容量确定有源滤波器的工作模式(补偿模式)，并根据工作模式、谐波电流补偿值和无功电流值生成电流补偿指令。该***和方法综合考虑了电网中存在的无功功率和谐波信号，对其按照统一的物理模型进行综合治理，可靠性高；同时，该***和方法可以按照负荷工作状态自动调整工作模式，使得配电***在整个运行阶段均具有较高的用电质量，提高了用电的安全性和可靠性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种地铁供电***电能质量控制***，其特征在于，包括：
采集装置，用于采集高压侧和低压侧的电压和电流；
有源滤波器，用于根据采集到的电压和电流，计算得到谐波电流补偿值和无功电流补偿值，所述谐波电流补偿值等于高压侧的谐波电流分量与低压侧的谐波电流分量之和的相反数，所述无功电流补偿值等于高压侧的无功电流分量与低压侧的无功电流分量之和的相反数；
监控装置，用于根据所述谐波电流补偿值、所述无功电流补偿值和所述有源滤波器的额定容量，确定所述有源滤波器的工作模式；还用于根据所述有源滤波器的工作模式、所述谐波电流补偿值和所述无功电流补偿值生成电流补偿指令并发送至所述有源滤波器；
所述监控装置包括：
生成电流补偿指令单元，用于根据有源滤波器的工作模式、所述谐波电流补偿值和所述无功电流补偿值生成电流补偿指令并发送至所述有源滤波器，所述电流补偿指令为：i* ca＝A×i* cah+B×i* caq；i* cb＝A×i* cbh+B×i* cbq；i* cc＝A×i* cch+B×i* ccq，其中，0≤A≤1,0≤B≤1，A和B的具体取值由有源滤波器工作模式确定单元确定；
其中：i* cah、i* cbh、i* cch为谐波电流补偿值；i* caq、i* cbq、i* ccq为无功电流补偿值；
有源滤波器工作模式确定单元，用于根据所述谐波电流补偿值、所述无功电流补偿值和所述有源滤波器的额定容量，计算谐波比例Kh和无功比例Kq并确定所述有源滤波器的工作模式，其中，
当所述谐波比例Kh≥100％时，所述有源滤波器工作于只补谐波模式，A和B的取值为：A＝1,B＝0；
当所述谐波比例100％＞Kh＞第一阈值时，所述有源滤波器工作于谐波优先模式，A和B的取值为：0＜B＜A＜1；
当所述谐波比例第一阈值≥Kh≥第二阈值且所述无功比例Kq＞第三阈值时，或者所述谐波比例Kh＜第二阈值且所述无功比例Kq＜100％时，所述有源滤波器均工作于无功优先模式，A和B的取值为：0＜A＜B＜1；
当所述谐波比例第一阈值≥Kh≥第二阈值且所述无功比例Kq≤第三阈值时，所述有源滤波器工作于全补偿模式，A和B的取值为：A＝1,B＝1；
当所述谐波比例Kh＜第二阈值且所述无功比例Kq≥100％时，所述有源滤波器工作于只补无功模式，A和B的取值为：A＝0,B＝1。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述采集装置包括：
高压采集单元，用于采集高压侧的三相电压ua1、ub1、uc1和三相电流ia1、ib1、ic1；和
低压采集单元，用于采集低压侧负载的三相电压ua2、ub2、uc2和三相电流ia2、ib2、ic2；
其中，电压信号和电流信号均同步采集。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述有源滤波器包括：
计算谐波分量和无功分量单元，用于根据采集到的高压侧的三相电压和三相电流，计算得到高压侧三相电流的谐波分量iah1、ibh1和ich1，以及高压侧三相电流的无功分量iaq1、ibq1和icq1；还用于根据采集到的低压侧的三相电压和三相电流，计算得到低压侧三相电流的谐波分量iah2、ibh2和ich2，以及低压侧三相电流的无功分量iaq2、ibq2和icq2；
计算谐波电流补偿值和无功电流补偿值单元，用于根据高压侧和低压侧三相电流的谐波分量，得到所述谐波电流补偿值：i* cah＝-iah1-iah2、i* cbh＝-ibh1-ibh2和i* cch＝-ich1-ich2；根据高压侧和低压侧三相电流的无功分量，得到所述无功电流补偿值：i* caq＝-iaq1-iaq2、i* cbq＝-ibq1-ibq2和i* ccq＝-icq1-icq2。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述计算谐波分量和无功分量单元基于瞬时无功理论计算谐波分量和无功分量。
5.一种地铁供电***电能质量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取高压侧和低压侧的电压和电流；
根据获取到的电压和电流，计算得到谐波电流补偿值和无功电流补偿值，所述谐波电流补偿值等于高压侧的谐波电流分量与低压侧的谐波电流分量之和的相反数，所述无功电流补偿值等于高压侧的无功电流分量与低压侧的无功电流分量之和的相反数；
获取有源滤波器的额定容量；
根据所述谐波电流补偿值、所述无功电流补偿值和所述有源滤波器的额定容量，确定所述有源滤波器的工作模式；
根据所述有源滤波器的工作模式、所述谐波电流补偿值和所述无功电流补偿值生成电流补偿指令并发送至所述有源滤波器；
所述根据有源滤波器的工作模式、所述谐波电流补偿值和所述无功电流补偿值生成电流补偿指令的步骤包括：所述电流补偿指令为：i* ca＝A×i* cah+B×i* caq；i* cb＝A×i* cbh+B×i* cbq；i* cc＝A×i* cch+B×i* ccq，其中，0≤A≤1,0≤B≤1，A和B的具体取值由有源滤波器工作模式确定；
其中：i* cah、i* cbh、i* cch为谐波电流补偿值；i* caq、i* cbq、i* ccq为无功电流补偿值；
所述根据所述谐波电流补偿值、所述无功电流补偿值和所述有源滤波器的额定容量，确定所述有源滤波器的工作模式的步骤包括：
计算谐波比例Kh和无功比例Kq；
当所述谐波比例Kh≥100％时，所述有源滤波器工作于只补谐波模式，A和B的取值为：A＝1,B＝0；
当所述谐波比例100％＞Kh＞第一阈值时，所述有源滤波器工作于谐波优先模式，A和B的取值为：0＜B＜A＜1；
当所述谐波比例第一阈值≥Kh≥第二阈值且所述无功比例Kq＞第三阈值时，或者所述谐波比例Kh＜第二阈值且所述无功比例Kq＜100％时，所述有源滤波器均工作于无功优先模式，A和B的取值为：0＜A＜B＜1；
当所述谐波比例第一阈值≥Kh≥第二阈值且所述无功比例Kq≤第三阈值时，所述有源滤波器工作于全补偿模式，A和B的取值为：A＝1,B＝1；
当所述谐波比例Kh＜第二阈值且所述无功比例Kq≥100％时，所述有源滤波器工作于只补无功模式，A和B的取值为：A＝0,B＝1。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取高压侧和低压侧的电压和电流的步骤包括：
获取高压侧的三相电压ua1、ub1、uc1和三相电流ia1、ib1、ic1；和
获取低压侧负载的三相电压ua2、ub2、uc2和三相电流ia2、ib2、ic2；
其中，电压信号和电流信号均同步采集。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算谐波电流补偿值和无功电流补偿值的步骤包括：
根据获取到的高压侧的三相电压和三相电流，计算得到高压侧三相电流的谐波分量iah1、ibh1和ich1，以及高压侧三相电流的无功分量iaq1、ibq1和icq1；并根据获取到的低压侧的三相电压和三相电流，计算得到低压侧三相电流的谐波分量iah2、ibh2和ich2，以及低压侧三相电流的无功分量iaq2、ibq2和icq2；
根据高压侧和低压侧三相电流的谐波分量，得到所述谐波电流补偿值：i* cah＝-iah1-iah2、i* cbh＝-ibh1-ibh2和i* cch＝-ich1-ich2；根据高压侧和低压侧三相电流的无功分量，得到所述无功电流补偿值：i* caq＝-iaq1-iaq2、i* cbq＝-ibq1-ibq2和i* ccq＝-icq1-icq2。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，基于瞬时无功理论计算谐波分量和无功分量。
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