基于潮流控制器的牵引变电所群贯通供电系统负序集中补偿方案.pdf
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1、牵引变电所群贯通供电系统可有效解决交流电气化铁路电分相问题,然而该系统存在三相电压不平衡。针对该系统三相电压不平衡问题,提出了一种基于潮流控制器的负序集中补偿方案。该方案可实现对所群供电系统的负序集中补偿,且兼顾无功补偿。首先,介绍了所群供电系统及该方案补偿装置的拓扑结构;然后,阐述了该方案的负序、无功补偿原理,分析了补偿装置计算容量的变化规律;最后,采用 仿真实验平台,结合两牵引变电所实测数据进行仿真,验证了该方案的可行性及有效性。关键词:牵引变电所群;负序补偿;无功补偿;电能质量文章编号:()中图分类号:文献标识码:,铁道技术标准(,;,;,;,):,:,:,:;:():引言电分相作为交流
2、电气化铁路牵引供电的薄弱环节,制约机车速度的进一步提高,降低供电可靠性,影响再生制动能量利用。机车过分相会产生速度、功率损失,严重时可能会导致机车坡停、坡缓等事故发生;机车过分相还会产生暂态过电压,降低机车与接触网上电气设备的使用寿命,甚至直接导致供电系统的瘫痪;电分相的存在导致牵引网出现供电断点,使得再生制动能量利用困难。因此,电分相问题成为了电气化铁路亟需解决的关键问题之一。针对电分相问题,相关学者提出了不断电过分相技术、同相供电技术、贯通供电技术等。不断电过分相技术通过背靠背变流器从电分相两侧供电臂获取能量为中性段供电,实现机车的不断电过分相,但该技术无法完全取消电分相;同相供电技术牵引
3、变电所中采用单相联结牵引变压器,可取消变电所出口处电分相,且组合式同相供电技术依凭大功率潮流控制器可在取消电分相的同时解决单相变带来的负序问题,但该技术无法取消分区所处电分相;贯通型供电技术可实现牵引网全线贯通,彻底解决电分相问题,值得推广研究。现有贯通型供电技术有基于电力电子变换器的贯通供电技术、基于电缆的贯通供电技术、基于主变电站的贯通供电技术。基于电力电子变换器的贯通供电技术依靠电力电子装置实现三相单相供电,无负序、无功之虞,但存在宽频域谐波等电能质量问题,且投资巨大;基于电缆的贯通型供电技术建造成本低,通过中心变电所治理负序,但是供电距离有限;以牵引变电所群贯通供电技术为代表的基于主变
4、电站的贯通型供电技术供电距离远,但负序问题严重,亟待解决。为解决牵引变电所群贯通供电技术的负序问胡海涛等:基于潮流控制器的牵引变电所群贯通供电系统负序集中补偿方案题,提出了一种基于潮流控制器的负序集中治补偿方案,该方案还可兼顾无功补偿(功率因数)。首先,介绍了该方案补偿装置的拓扑结构;然后,分析了补偿装置的补偿原理并提出了相应的控制策略;最后,通过仿真验证了补偿方案的有效性。所群供电系统及补偿装置拓扑所群供电系统拓扑结构见图。该系统中包含个牵引变电所,分别命名为(,),个变电所均取电于同一主变电站相同母线,在外部电网公共连接点(,)处集中考察其负序。该系统中的各个变电所均采用单相变取电自外部电
5、网的两相,可成功取消变电所出口处的电分相;相邻变电所之间的供电臂相位相同,可成功取消分区所处的电分相,实现所群内部牵引网的全贯通供电,彻底消除电分相。补偿装置拓扑结构见图。为尽量减小所需架设光纤网络的长度,进一步降低成本,临近主变电站建立负序补偿所,安装补偿装置,在所群供电系统一次侧的点处进行负序集中补偿。负序补偿装置与所群供电系统接入同一主变电站的相同母线。负序补偿装置主要由三组降压变压器(,)、潮流控制器(,)、测控单元等组成,简称为。三组降压变压器一次侧分别连接外部电网的、线电压,将其依次命名为,变化比均为,其一次侧与相连接,将与连接的电压源变流器(,)依次命名为,其中表示端口有功功率,
6、正方向如图所标注。测控单元主要由主变电站馈线的电流互感器、母线的电压互感器、光纤网络、控制器组成。控制器的输入端用于接收电压电流信息,输出端与的控制端连接。负序、无功补偿原理及控制策略 负序、无功补偿原理分别阐述所提方案负序、无功补偿原理,并计算综合补偿下端口功率。图牵引变电所群贯通供电系统拓扑结构图图 拓扑结构图 负序补偿原理所提方案负序补偿原理为:设定所群供电系统取电自相,通过转移、相功率进入相,实现功率平衡,即可消除负序。假设所群供电系统有功功率为,无功功率,规定两者正方向相同,均为索引工况下为正,制动工况下为负,则从、相分别获取,通过将得到的转移进入相,此时三相之间有功功率实现平衡,无
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