[发明专利]一种电网电能质量影响的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及电网电能领域，特别涉及一种电网电能质量影响的计算方法。

背景技术

现有技术中，铁路支线在从起始站至终点站的沿线会分布有多个站点，且各个站点之间距离不尽相同。有些铁路运线会以客运为主、兼顾少量货运。其中，客机可采用SS8牵引，远期过渡到动车组；货机可采用交直交传动的HXD3，牵引定数可为4000t。客车对数可以为近期48对，远期76对；货车对数也可以为近期17对，远期7对。为了给铁路支线提供电源，需在某境内新建一座牵引站，该牵引变电所的位置会根据具体铁路支线进行设定。

铁路支线运行在对国家经济建设、人民的生活带来支撑和便利的同时，对沿线为其供电的公共电网的电能质量带来严峻的考验。电气化铁路对电网电能质量的污染主要表现在：机车启停、变速时功率变化引起电网公共连接点供电母线电压变动；机车整流或变频电源注入电网的谐波电流污染；以及由于机车单相供电制式注入电网的负序电流，从而引起电网公共连接点母线的三相电压不平衡。对电网电能质量影响的程度，一方面与采取的电能质量治理措施有关，另一方面也与所采用的外部供电方案，以及牵引站的内部供电方案，特别是很大程度上取决于所采用的牵引变压器的类型和接线方式有关。

类似实例还有很多，通过上述背景可知，对电网电能影响的计算和评估对电网发展和铁路运输的发展具有很大的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种电网电能质量影响的计算方法，其通过选择站点的外部供电方案、负荷水平以及牵引变压器的类型和接线方式，对牵引站注入设定站点的负序电流和引起的三相电压不平衡度进行计算，有利于电能质量治理措施的采用和更新，也有利于评估电网和发展电路运输。

为了达到上述目的，本发明提供的一种电网电能质量影响的计算方法，其步骤为：

步骤1、确定牵引站的供电方案；

步骤2、确定若干个设定站点的外部供电方案；

步骤3、选择所述牵引站的负荷水平；

步骤4、根据所述设定站点的外部供电方案、负荷水平分别计算牵引站注入各个设定站点的谐波电流限值和负序电流限值；

步骤5、对列车运行时产生的谐波电流和负序电流进行计算后，计算出牵引站注入设定站点的负序电流和引起的三相电压不平衡度。

优选地，所述步骤1包含确定所述牵引站的电压等级、牵引站各侧接线方式、电源进线方式、主变的运行方式和主容量。

优选地，所述步骤2包含：

步骤2.1、规划电网覆盖的铁路路线：确定各个设定站点与牵引站之间的距离；

步骤2.2、确定各个设定站点的电网数据。

优选地，所述步骤3中，所述负荷水平的技术指标参数包含：供电臂长度、全日平均负荷电流、95％最大概率电流、最大负荷电流、安装容量、并联电容安装容量和年用电量；

所述负荷水平包含近期负荷水平和远期负荷水平。

优选地，所述步骤4中，所述谐波电流限值基于负荷水平方式下，根据各个外部供电方案的设定站点的一次侧母线小方式下短路电流、对应设定站点的一次侧母线最小短路容量、主变容量、折算至设定站点的二次侧母线的最小短路容量和对应的牵引站的牵引变压器容量来进行计算。

优选地，所述步骤4中，确定接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡度限值，公共连接点的正序阻抗与负序阻抗相等，则所述负序电流可通过下式进行折算：

式中：I₂为负序电流值；ε_U2为负序电压不平衡度；S_k为公共连接点的三相短路容量；U_L为线电压；

所述谐波电流限值的计算方法为：根据负荷水平以及设定站点的外部供电方案进行计算牵引站注入各个设定站点的谐波电流限值。

优选地，所述步骤5中，根据牵引方式的谐波特性、负荷水平及供电方案，对应地计算出各次谐波电流值。

优选地，所述牵引方式为SS8型电力机车牵引：根据所述SS8型电力机车牵引方式的谐波特性，并通过牵引负荷馈线谐波电流含有率回归公式得出负荷水平；所述牵引负荷馈线谐波电流含有率回归公式为：

K_n＝a+b×I_f(％) (2)；

其中，K_n为n次谐波电流含有率；a，b为回归系数；I_f为负荷电流；

或者，所述牵引方式为和谐号HXD3型电力机车，其负荷特性包含功率因数高、谐波频谱宽、高次谐波含量低和各次谐波电流含量均在2.5％以下。