CN106356876B - 高铁at供电方式下注入电力***的负序电流计算模型 - Google Patents

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Abstract

一种高铁AT供电方式下注入电力***的负序电流计算模型，属于高铁电力***的三相不平衡技术领域。首先获取接触线、承力索、钢轨和馈线线路参数，牵引变电所、AT所和分区所内变压器参数以及所与所之间的距离。然后根据机车的运行情况利用PSCAD进行建模仿真，考虑上行运行，下行运行，左臂运行，右臂运行，可有效计算出牵引站注入电力***的负序电流；能够方便快捷地计算出注入负序电流，为高铁不平衡负荷对电力***的影响及电力***安全稳定运行分析提供方法。优点在于，不论牵引供电***多么庞大，均可计算牵引站注入电力***负序电流大小，具有较高的工程实用价值。

Description

高铁AT供电方式下注入电力***的负序电流计算模型
技术领域
本发明属于高铁电力***的三相不平衡技术领域，尤其涉及一种高铁AT供电方式下注入电力***的负序电流计算模型。
背景技术
中国高速铁路建设规模大，高铁的牵引网采用单相工频25kV交流制供电，牵引变电站的负序源主要是电力机车，其运行产生的大量负序电流通过牵引站注入电力***，由于其运行的随机性，会在一定区段内造成电网三相严重失衡且难以调节，电力机车牵引负荷对公共供电***来说为三相不对称负荷，将会产生负序电流分量。负序电流也会对发电机、异步电动机、变压器、输电线路以及通讯***和自动保护装置等方面产生影响，以致高铁不平衡负荷对电力***的影响成为需要研究的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高铁AT供电方式下注入电力***的负序电流计算模型，首先获取接触线、承力索、钢轨和馈线线路参数，牵引变电所、AT所和分区所内变压器参数以及所与所之间的距离。然后根据机车的运行情况利用PSCAD进行建模仿真，考虑上行运行，下行运行，左臂运行，右臂运行，可有效计算出牵引站注入电力***的负序电流。本方案能够方便快捷地计算出注入负序电流，为高铁不平衡负荷对电力***的影响及电力***安全稳定运行分析提供方法。
本发明用于分析高铁正常运行时高铁牵引站与电力***公共连接点的电压三相不平衡度，为高铁不平衡负荷对电力***的影响及电力***的安全稳定运行分析提供方法。
本发明提出的技术方案是，基于PSCAD软件，设计一种基于AT供电方式的高铁单相负载注入三相电力***负序电流的计算模型。
本发明包括分区所模块，AT所模块，牵引所模块，线路模块和机车模块；这些模块依次顺序相连。
分区所模块和AT所模块采用自耦变压器的实际参数搭建模块；
牵引所模块是根据V系列(V/V或者V/X接线)牵引变压器实际参数搭建模块；
线路模块是根据接触线，承力索，正馈线和钢轨实际参数搭建模块；
机车模块根据实际车型的机车功率，采用恒功率模型搭建。
基于AT供电方式的高铁单相负载注入三相电力***负序电流计算方法，其具体步骤包括：
步骤1：采集变压器参数，将自耦变压器的容量，负载损耗，空载损耗和空载电流等参数导入分区所模块和AT所模块；将牵引变压器的额定容量，阻抗电压，空载电流，负载损耗(kW)，空载损耗(kW)导入牵引所模块；
步骤2：采集接触线、承力索、钢轨和馈线线路参数，计算出接触网等值阻抗，钢轨等值阻抗，正馈线等值阻抗，将线路的电阻跟电感导入到线路模块；
步骤3：根据机车的实际型号查找额定功率，利用电流源和阻抗并联搭建恒功率模型；
步骤4：在工频下，给予220kV电压源激励，牵引站注入电力***负序电流大小，并判断电压三相不平衡度其是否符合国家标准。
本发明的优点在于，具有非常方便快捷，不论牵引供电***多么庞大，均可计算牵引站注入电力***负序电流大小，具有较高的工程实用价值。
附图说明
图1是仿真计算步骤图。
图2是牵引变电所内V/X接线变压器仿真模型图。
图3是分区所和AT所内自耦变压器模型图。
图4是牵引网线路模型图。
图5是序分量变换源件图
图6是情况1左臂上行一辆机车牵引变注入220kV侧负序电流图，
图7是情况2左臂上下行各一辆机车引变注入220kV侧负序电流图。
图8是情况3左右臂各一辆机车牵引变注入220kV侧负序电流图。
图9是情况4左臂上下行各一辆车，右臂上行一辆车牵引变注入220kV侧负序电流图。
图10情况5左臂上下行各一车，右臂上下行各一车牵引变注入220kV侧负序电流图。
具体实施方式
本发明提出的技术方案是，基于PSCAD软件，包括分区所模块，AT所模块，牵引所模块，线路模块和机车模块；这些模块依次顺序相连。
分区所模块和AT所模块采用自耦变压器的实际参数搭建模块；
牵引所模块是根据V系列(V/V或者V/X接线)牵引变压器实际参数搭建模块；
线路模块是根据接触线，承力索，正馈线和钢轨实际参数搭建模块；
机车模块根据实际车型的机车功率，采用恒功率模型搭建。
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施范例：
以吉林省延吉西牵引供电***为例，有两个AT所(太平沟和富岩村AT所)，两个分区所(金佛寺和碧水分区所)，一个牵引变电所(延吉西牵引变电所)，分析其各所布局结构，结合其固有参数，计算其注入电力***负序电流大小和电压三相不平衡度，为电力***安全稳定运行提供依据。
1、参数采集
表1延吉西V/X接线牵引变压器参数表
表225MVA自耦变压器参数表
容量 负载损耗(kW) 空载损耗(kW) 空载电流(％)
25 45 10 0.35
表3牵引网阻抗值
表4机车参数表
2、牵引供电***建模
(1)搭建牵引变电站
(2)搭建AT所和分区所
(3)牵引网建模
X＝WL W＝2PI×f，f＝50HZ求出L
(4)机车建模
根据机车实际功率将电流源与阻抗并联。
3、序分量分解
延吉西牵引站在情况1、情况2、情况3、情况4、情况5五种运行情况下，用序分量分解源件将220kV侧三相电流分解成序分量电流，从而计算在PCC处引起的三相电压不平衡度，如表3-11所示，由仿真结果可知，5种运行方式三相不平衡度均不超标。
表5牵引站注入电力***负序电流
牵引站产生的负序容量
延西一次变220kV母线的短路容量为4661.6MVA
计算得延吉牵引站引起的三相电压不平衡度
表6延吉牵引站引起的三相电压不平衡度
基于PSCAD平台的算例验证表明，该发明具有以下特点：
(1)基于AT供电方式，高铁单相负荷对电力***的影响主要在于高铁单相负荷注入电力***的负序电流的大小。本方法简单方便快捷，在没有监测数据的情况下，可以根据现有参数，计算注入负序电流。
(2)依据GB/T15543-2008《电能质量三相电压不平衡》中要求：接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡度允许值一般为1.3％，短时不超过2.6％。因此，上述牵引站电压不平衡度不存在超标问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种高铁AT供电方式下注入电力***的负序电流计算模型，基于PSCAD软件，其特征在于，包括分区所模块，AT所模块，牵引所模块，线路模块和机车模块；这些模块依次顺序相连；
分区所模块和AT所模块采用自耦变压器的实际参数搭建模块；
牵引所模块是根据V系列牵引变压器实际参数搭建模块；V系列为V/V或者V/X接线；
线路模块是根据接触线，承力索，正馈线和钢轨实际参数搭建模块；
机车模块根据实际车型的机车功率，采用恒功率模型搭建；
基于AT供电方式的高铁单相负载注入三相电力***负序电流计算方法，其具体步骤如下：
步骤1：采集变压器参数，将自耦变压器的容量，负载损耗，空载损耗和空载电流等参数导入分区所模块和AT所模块；将牵引变压器的额定容量，阻抗电压，空载电流，负载损耗kW，空载损耗kW导入牵引所模块；
步骤2：采集接触线、承力索、钢轨和馈线线路参数，计算出接触网等值阻抗，钢轨等值阻抗，正馈线等值阻抗，将线路的电阻跟电感导入到线路模块；
步骤3：根据机车的实际型号查找额定功率，利用电流源和阻抗并联搭建恒功率模型；
步骤4：在工频下，给予220kV电压源激励，牵引站注入电力***负序电流大小，并判断电压三相不平衡度其是否符合国家标准。
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