[发明专利]一种电力机车谐波放大倍数估计方法

说明书

本发明公开了一种电力机车谐波放大倍数估计方法，包括步骤：采集车载变压器一次侧单相电压信号和采集牵引变压器一次侧三相电力系统A相、B相、C相电压信号；利用快速傅里叶变换进行频谱提取，得到谐波电压含量序列；计算谐波电压含量序列的波动量；计算波动量的移动累计和序列；利用最小二乘法计算得到相应的直线斜率，即为从电力机车车载变压器一次侧到牵引变压器一次侧三相电力系统A相、B相、C相的放大倍数。本发明的有益效果在于：基于实测数据分析，不需要复杂的建模分析过程就可以得到谐波放大倍数，能更好地应用于制定实际系统的谐波治理方案。

技术领域

本发明涉及牵引供电系统电能质量分析技术领域，特别是一种电力机车谐波放大倍数估计方法。

背景技术

截至2020年底，全国铁路营业里程达到14.6万公里，仅每天运行的动车组就超过8000列，呈现高行车密度、网络化运营态势。电力机车具有大功率、工况多变(牵引、惰行、再生工况)、高速移动等显著特征，如何保障其接入电网的安全、可靠、高效运行，面临着许多新的挑战。其中，牵引网的谐波放大、谐波谐振问题在较多的文献中得到了报道，常引发网压异常甚至避雷器爆炸、容性设备如电压互感器、电容器组爆炸等事故，严重影响铁路正常运行。电力机车是牵引供电系统中最主要的谐波源，电力机车发射谐波在牵引供电系统中的传播及放大规律研究一直是铁路供电系统电能质量领域的研究热点之一，是详细制定谐波治理方案的关键技术基础，对于保障铁路的安全稳定运行意义重大。

现有研究电力机车发射谐波在牵引供电系统中的放大倍数的方法包括：

(1)仿真模型分析：通过建立较为精确的“区域电网—牵引供电系统—电力机车”的完整基波/谐波仿真模型，可以得到电力机车发射谐波在牵引供电系统中的放大倍数。然而结果的准确性依赖于谐波建模的精确性，往往很难反映真实系统的谐波传输及放大特性，且精确的谐波建模过程较为复杂。

(2)数学模型分析：通过建立较为精确的“区域电网—牵引供电系统—电力机车”的完整基波/谐波数学模型，利用谐波传输放大法、频谱分析法、谐振模态分析法、S域或频域传递函数法等对其中的谐波传输及放大规律进行分析。然而，以上方法的分析结果的准确性依赖于模型的精确性，建模过程较为复杂，往往很难反映真实系统的谐波传输及放大特性，同时这类方法只能定性判断是否发生放大，无法定量给出电力机车发射谐波在牵引供电系统中的放大倍数。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力机车谐波放大倍数估计方法。

实现本发明目的的技术方案为：

一种电力机车谐波放大倍数估计方法，包括：

步骤1：选择有且只有一台电力机车运行的时间段，采集车载变压器一次侧单相电压信号u_T(t)；采集牵引变压器一次侧三相电力系统A相电压信号u_A(t)、B相电压信号u_B(t)、C相电压信号u_C(t)；利用快速傅里叶变换分别对u_T(t)、u_A(t)、u_B(t)、u_C(t)进行频谱提取，得到其h次谐波电压含量序列，分别为

步骤2：对于h次谐波，计算的波动量，分别为：

其中，i＝1,2,…，n-G，n为谐波电压含量序列长度，G为间隔点数；

步骤3：对于h次谐波，计算的移动累计和序列，分别为：