含光伏和混合储能的同相牵引供电系统日前优化调度

既有牵引供电系统中以负序为主的电能质量问题以及电分相环节严重制约了其安全、高效运行,目前理想的解决方案是基于对称补偿理论的同相供电技术.通过同相补偿装置中的直流母线接入光伏发电系统以及混合储能装置,进一步实现再生回馈能量利用和牵引负荷削峰填谷,提高光伏渗透率.因此,建立了一种同相牵引供电系统优化运行模型,该模型以同相牵引变电所日运行成本最低为目标,以混合储能装置充放电策略、光伏出力以及潮流控制器功率为决策变量,尤其考虑了电网侧三相电压不平衡度约束;进一步将原始优化模型中非线性约束进行线性化处理,得到混合整数线性规划模型,并利用商业规划求解器CPLEX进行求解.算例分析结果表明:接入光伏与混合储能装置后日运行成本可节省36.45%,且三相电压不平衡度满足国标上限2%的要求.

新型同相牵引供电系统方案

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功,以及相邻供电区段分相绝缘器引起的列车速度和牵引力损失等问题,将YN,vd平衡变压器和综合潮流控制器(IPFC)有机结合,构成新型同相牵引供电系统。该系统基本消除了三相不平衡,并使谐波含量尽可能好,从根本上解决了铁道部门与电力部门的主要矛盾。取消电分相环节,顺应了客运高速化、货运重载化的时代趋势。讨论了同相供电系统的结构、平衡变压器的性能,并分析了IPFC的结构、平衡变换原理以及控制策略。仿真结果验证了该方案的可行性。

同相牵引供电系统的补偿原理及再生制动特性

由平衡变压器和综合潮流控制器(integrated power flow controller,IPFC)组合构成的同相牵引供电系统可解决负序电流、谐波电流、无功电流的补偿及电分相方面存在的问题,分析了该供电系统的补偿原理,比较了牵引和再生制动状态同相牵引供电系统对电力系统供电质量的影响,指出制动状态下IPFC可在不改变控制策略的情况下将能量平衡地回馈到三相电网,节约电能。仿真结果验证了同相牵引供电方案的正确性。

新型同相牵引供电系统设计与评估

为解决现有电气化铁道牵引供电系统存在的大量负序、谐波和无功及相邻供电区段需要用分相绝缘器分隔等问题,提出采用同相牵引供电系统并对牵引变压器和综合补偿装置等关键设备优化选型。利用数学模型对所选电气设备的工作特性进行分析,并结合我国电气化铁路实际需要,建立基于直接供电和AT供电方式的新型同相牵引供电系统。从技术性和经济性方面对新型同相牵引供电系统分析和评估的结果表明:新型同相牵引供电系统能够在改善电能质量和避免电分相的同时,还能够提高系统运行的效率和可靠性。

一种基于有源滤波器的同相牵引供电方案

电气化铁路牵引供电系统由于采用单相供电方式,造成电力系统三相负载不平衡,存在大量无功和谐波。电分相环节的存在不利于机车向高速重载的方向发展。分析了一种基于有源滤波器和Yn、d11变压器结合的新型同相牵引供电系统方案。该方案基本消除了三相负载不平衡,同时取消了电分相环节。根据该方法建立了仿真模型,仿真结果验证了该方法的有效性。

一种新型同相牵引供电系统均流性能研究

研究基于三相-单相变换器的同相牵引供电系统的均流性能。该系统可以完全取消牵引网电分相装置,在牵引网和电网间可以直接进行有功传递,极大改善了电能质量,是一种理想的同相牵引供电系统。建立了该系统的两变电所并网模型与牵引网阻抗模型,分析了系统环流特性和下垂特性,得出该系统具有下垂外特性,可以运用下垂控制实现多个变换器并联运行,并实现系统均流控制,在此基础上给出了该系统的并网控制方法。仿真结果验证了理论分析的正确性。

同相牵引供电系统控制策略研究及仿真分析

针对电气化铁道的谐波、无功、负序及电分相等问题,讨论了采用Scott平衡变压器与综合潮流控制器(IPFC)构成的同相供电系统。提出IPFC直流侧电压PI均值前馈控制策略,可准确控制变压器副边电流幅值均衡,实现系统负序的完全补偿。为改善传统控制方法谐波含量高、直流侧电压波动大的不足,提出直流侧电流均值前馈控制策略。所提方法使系统具有良好的动态特性、稳定性及较小的稳态误差,且在牵引和再生制动工况下均适用。仿真分析验证了所提方法的有效性与正确性。

一种改善同相牵引供电系统直流侧电压及补偿容量的方案

针对电气化铁道同相牵引供电系统直流侧电压过高、补偿容量过大的问题,讨论了综合潮流控制器(IPFC)的改进方案。就牵引供电Vv接线、Scott接线和YN,d11接线3种形式,提出同相供电统一改进方案,即根据牵引和再生制动不同工况分别调整IPFC交流侧电抗属性及大小。对直流侧电压和核准容量的分析表明,改进方案可有效降低直流侧电压并减小设备补偿容量。改进后3种接线形式的核准容量都为负载的有功功率,且以Vv接线直流侧电压为最低,YN,d11接线为最高;而Scott接线可简化β侧的电抗设计。通过对Vv接线的仿真分析验证了所提方法的有效性与正确性。

基于V,v接线变压器的新型同相牵引供电系统

电气化铁道牵引供电系统存在的分相绝缘器,制约了高速重载铁路的发展。将V,v接线变压器与综合潮流控制器(IPFC)相结合,构造出的新型同相牵引供电系统。通过检测得到综合补偿电流并以此为参考,采用基于不定频滞环优化SVPWM电流控制方法,控制综合潮流控制器基本消除三相不平衡,并滤除谐波和无功。以一列满载运行的机车为对象,进行仿真研究,仿真结果验证了系统结构,检测方法以及控制方法是正确的,同相供电系统方案是可行的。

一种模块化级联H桥构造的三相—单相同相牵引供电系统

为解决高速、重载电气化铁路负序、谐波和无功等电能质量问题,依据三相对称补偿理论,并结合H桥构造,提出了基于模块化级联H桥的三相—单相同相牵引供电系统。分析了系统补偿特性及工作原理,研究了直挂型"!"联结的有源补偿装置(MMCHC)拓扑结构,推导了子模块参数确定方法,并给出了系统控制策略。通过直挂补偿装置将三相牵引变压器转换为单相供电,节省了匹配变压器的容量为补偿容量的2倍。仿真表明,补偿装置在牵引和再生制动工况下均具备良好的补偿特性和动态性能,消除了牵引负荷引起的负序、谐波和无功分量,且子模块电容电压稳定在2%以内。

同相牵引供电系统的四重化结构改良及控制算法优化方法

同相供电是解决传统牵引供电系统及单重同相供电方案存在的过电分相、电能质量欠佳及结构、控制算法缺陷等技术瓶颈的关键技术之一,是实现电气化铁路朝着安全、高速、重载方向发展的必然途径。在单重同相供电技术的基础上,从系统结构改进和控制算法优化两方面入手,通过融合电力系统柔性输电并网及多重化逆变等技术,提出负序消除以及无功、谐波抑制能力更优的新型四重化同相供电方案。最后,设计并搭建出新型同相牵引供电系统的仿真模型,通过一系列仿真试验对所提出的方法进行了验证,并取得了预期的效果。

同相牵引供电系统负序、谐波、无功电流实时检测方法及其补偿策略

同相牵引供电系统旨在实现电能质量的综合补偿。提出了一种基于同步坐标变换的电流检测方法,能实时准确地检测出负载电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、基波负序分量以及谐波分量,为综合补偿提供了基础。电能质量的补偿力度与设备容量之间存在非线性关系。提出补偿度的概念,并给出补偿度与电能质量参数的关系,通过给定电能质量期望参数,实时调整负序、谐波以及无功补偿度,使得综合潮流控制器容量在各电能质量补偿参数之间得到实时优化配置,从而实现同相供电系统容量优化满意补偿。理论推导和仿真结果验证了所提方法的正确性和可行性。

基于V型接线的同相牵引供电系统

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功,以及相邻供电区段分相绝缘器引起的列车速度和牵引力损失等问题,基于既有V型接线牵引供电系统,提出了一套同相供电系统的改造方案。在分析综合补偿原理的基础上,提出基于无锁相环的电流检测方法,建立综合潮流控制器容量模型及电能质量模型,并采用双向互补瞬时比较PWM控制策略。多重化主电路结构及满意优化补偿控制策略的提出,改善了系统的技术经济性。理论推导和仿真结果验证了方案的正确性与可行性。

基于V/v变压器同相牵引供电的新型补偿系统

为更有效、更经济地解决传统V/v同相牵引供电系统中存在的电能质量问题,提出了一种在新拓扑结构下采用混合电能质量调节器(HPQC)的电能质量综合补偿方法。相比于传统拓扑结构下的补偿系统,新拓扑结构下的补偿系统有更加显著的节容特点。结合电气化铁道牵引负荷波动频繁的特性,对HPQC中无源器件(LC、L)和有源器件(变流器)的参数进行了设计。另外还分析了新型补偿系统下HPQC的控制策略,使其满足系统的补偿要求。

基于FEEMD与TEO的贯通式AT同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护

根据牵引网线路边界对高频暂态量的衰减作用,提出一种基于快速总体平均经验模式分解(FEEMD)和Teager能量算子(TEO)的贯通式自耦变压器(AT)同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护方法。求采集到的电压电流信号故障发生时的瞬时功率,并对暂态功率进行Teager变换求得TEO波形突变点的极性来作为方向判据,判别是正向故障或反向故障;若为正向故障(区内或对侧区外),再对故障暂态电流信号进行FEEMD分解,提取故障信号的固有模态函数1(IMF1)分量,再对IMF1分量进行TEO变换,求出高频暂态电流信号的TEO谱瞬时值,然后求取其绝对值并求和,进而判断故障位于区内还是对侧区外。最终通过PSCAD/EMTDC仿真软件搭建贯通式AT同相牵引供电系统模型,在不同故障条件下进行大量仿真提取数据,仿真结果证明本方案能够有效区分区内外故障,保护牵引网线路全长。

同相牵引供电系统满意优化补偿策略研究

针对新型同相牵引供电系统中综合潮流控制器的容量优化配置问题,提出了一种满意优化补偿策略。它能实时检测出负载电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、基波负序分量以及谐波分量。通过给定电能质量期望参数,实时调整负序、无功以及谐波补偿度,使得综合潮流控制器容量在各电能质量补偿参数之间得到实时优化配置。在给定补偿电流参考信号的基础上,提出了变流器的单周控制策略,使得稳态与瞬态跟踪误差在一个电源周期内得到较满意得抑制。理论推导和仿真结果验证了所提方法的正确性和可行性。

新型同相牵引供电系统主电路参数设计的研究

基于有源滤波器的平衡变换装置是新型同相牵引供电系统的核心,直流侧储能电容和交流侧滤波电感是平衡变换装置的两个关键参数。电感滤除网侧谐波,电容稳定直流侧电压,更为重要的是这两个参数影响整个系统的动态响应。利用平衡变换装置各部分之间的电压、电流和能量关系,提出了基于有源滤波器的平衡变换装置主电路参数设计方法,建立了滤波电感取值的数学模型,编写了一套参数计算程序,且采用MATLAB软件搭建仿真模型,验证了其参数设计方法的合理性。

同相牵引供电系统中无锁相环的电流检测方法研究

为了实时准确的补偿同相铁路负载侧的基波无功电流与谐波电流,使三相电源侧的功率因数为1,从而达到三相平衡。传统的方法是利用三角函数正交特性,用加法器,乘法器,积分器,锁相环来实现基波有功电流与无功电流的检测。虽能避免大量的矩阵与反矩阵的运算,使整个电路成本变低,易于实现,但由于单相锁相环特有的相位延时,使得在锁定电压会产生初期的相位偏差,加上低通滤波器固有的延时,严重影响了电流检测的动态性能。基于上述问题,考虑到均值滤波器特有的快速响应性能,文章提出一种基于Scott平衡变压器同相牵引供电模型下的负载基波有功电流与基波无功电流的改良检测方法,用均值滤波器来替代传统的低通滤波器与单相锁相环来锁定被测电压的相位与频率,从而使检测的基波有功与无功电流更加的准确,理论分析与仿真验证了该方法的可行性与优越性。

同相牵引供电系统能耗研究

随着铁路的迅猛发展,牵引供电系统向公共电网引入的电能质量问题日益突出,无功、谐波、负序所产生的能量损耗在系统总损耗的比重越来越大,日渐受到关注。本文在现有常规牵引供电系统与新型同相牵引供电系统对比分析的基础上,研究新型系统对改善系统能耗有着明显的作用。通过仿真计算,验证了新型系统方案的可行性与先进性。为电气化铁路节能设计提供了参考,同时也对牵引供电系统的优化提出了更高的要求。

同相牵引供电技术的研究与应用

介绍了采用平衡变压器的同相牵引供电系统结构和工作原理,阐述了同相供电装置的主电路拓扑,详细分析了其补偿电流的检测方法及背靠背变流器的控制策略。实际运行效果表明,该同相供电装置实现了牵引变电所两供电臂电压的同相位,对负序、无功、低次谐波的综合治理效果较好。