[发明专利]牵引供电系统谐波阻抗的测量方法

摘要

一种牵引供电系统谐波阻抗测量装置及其测量方法，装置的组成是：降压变压器原边线圈与供电区段接触网和钢轨相连，次边线圈上接电流、电压传感器；次边线圈还与谐波电流源注入装置相连；谐波电流源注入装置的构成是：桥式整流电路的一交流端直接作为谐波电流源注入装置的一输出端，桥式整流电路的另一交流端接二极管负极，二极管正极为谐波注入装置的另一输出端；二极管正负极之间接开关；桥式整流电路的两直流端并联电容，电阻一、二串联后并联于桥式整流电路两直流端，电阻二上并联开关二。该装置能在现场测出供电区段的谐振频率及电力机车或动车组运行时的阻抗频率特性，从而为牵引供电系统的设计、运行与维护提供更准确、可靠的实测参数。

主权项

1.一种牵引供电系统谐波阻抗的测量方法，使用的牵引供电系统谐波阻抗测量装置的组成是：降压变压器(ST)的原边线圈的两端分别与供电区段的接触网(CW)和钢轨(R)相连，次边线圈上串接电流传感器(TA)，次边线圈的两端并接电压传感器(TV)；电流传感器(TA)和电压传感器(TV)的输出端均与数据处理器(CPU)相连；次边线圈的两端还与谐波电流源注入装置的两输出端相连；其中，谐波电流源注入装置的具体构成是：桥式整流电路(Z)的一交流端直接作为谐波电流源注入装置的一输出端，桥式整流电路(Z)的另一交流端串接二极管(D)的负极，二极管(D)的正极作为谐波电流源注入装置的另一输出端；二极管(D)的正负极之间连接开关(S1)；桥式整流电路(Z)的两直流端并联一个电容(C)，电阻一(R1)与电阻二(R2)串联后并联于桥式整流电路(Z)的两直流端，电阻二(R2)上并联开关二(S2)；使用所述的牵引供电系统谐波阻抗测量装置对牵引供电系统进行谐波阻抗测量的方法，其操作是：A、闭合开关一(S1)、断开开关二(S2),二极管(D)被短路，桥式整流电路(Z)全周导通，产生奇次谐波电流，奇次谐波电流通过降压变压器(ST)、接触网(CW)注入到牵引供电系统中；电压传感器(TV)和电流传感器(TA)分别采样测出降压变压器(ST)次边在全周导通下的电压和电流并传给数据处理器(CPU),数据处理器(CPU)对全周导通下的电压和电流分别进行傅立叶变换得到全周导通下的频域电流I¹,和频域电压U¹,其中下标nf代表频率，n＝1,2,3…N,N＝25；为全周导通下的频域电流I¹在频率nf下的值；为全周导通下的电压频域U¹在频率nf下的值；闭合开关一(S1)和开关二(S2)，二极管(D)和电阻二(R2)均被短路，桥式整流电路(Z)在小阻抗情形下全周导通，产生小阻抗下的奇次谐波电流，小阻抗下的奇次谐波电流通过降压变压器(ST)、接触网(CW)注入到牵引供电系统中；电压传感器(TV)和电流传感器(TA)分别采样测出降压变压器(ST)次边在小阻抗全周导通下的电压和电流并传给数据处理器(CPU),数据处理器(CPU)对小阻抗全周导通下的电压和电流分别进行傅立叶变换得到小阻抗全周导通下的频域电流I²,和频域电压U²，I_nf为小阻抗全周导通下的电流I²在频率nf下的分量；U_nf为小阻抗全周导通下的电压U²在频率nf下的分量；数据处理器(CPU)计算出降压变压器(ST)原边也即所在供电区段的牵引供电系统在频率nf下的阻抗值Z′_nf，其中K²为降压变压器(ST)的变比的平方；进而得到所在供电区段的牵引供电系统的频域阻抗Z_nf，Z_nf＝[Z_1f,Z_2f,...Z_nf,...Z_Nf]，频域阻抗Z_nf中的最大值即为谐振阻抗，谐振阻抗对应的频率即为谐振频率；B、断开开关一(S1)和开关二(S2)，二极管(D)使桥式整流电路(Z)仅在正半周导通，产生偶次谐波电流，偶次谐波电流通过降压变压器(ST)、接触网(CW)注入到牵引供电系统中；电压传感器(TV)和电流传感器(TA)分别采样测出降压变压器(ST)次边在半周导通下的电压和电流并传给数据处理器(CPU)；数据处理器(CPU)对半周导通下的电压和电流进行傅立叶变换得到半周导通下电流I³,和电压U³,其中下标nf代表频率，n＝1,2,3…N,N＝25；Inf为全周导通下的电流I3在频率nf下的分量；Unf为全周导通下的电压U3在频率nf下的分量；闭合开关二(S2)，使电阻二(R2)短路，桥式整流电路(Z)在小阻抗情形下正半周导通，产生小阻抗下的偶次谐波电流，小阻抗下的偶次谐波电流通过降压变压器(ST)、接触网(CW)注入到牵引供电系统中；电压传感器(TV)和电流传感器(TA)分别采样测出降压变压器(ST)次边在半周导通小阻抗下的电压和电流并传给数据处理器(CPU)；数据处理器(CPU)对半周导通小阻抗下的电压和电流进行傅立叶变换得到半周导通小阻抗下电流I⁴,和电压U⁴,其中下标nf代表频率，n＝1,2,3…N,N＝25；Inf为全周导通下的电流I4在频率nf下的分量；Unf为全周导通下的电压U4在频率nf下的分量；数据处理器(CPU)计算出降压变压器(ST)原边也即所在供电区段的牵引供电系统在频率nf的阻抗值Z′_nf，其中K²为降压变压器(ST)的变比的平方；进而得到所在供电区段的牵引供电系统的频域阻抗Z_nf，Z_nf＝[Z_1f,Z_2f,...Z_nf,...Z_Nf]，频域阻抗Z_nf中的最大值即为谐振阻抗，谐振阻抗对应的频率即为谐振频率。