地铁供电系统电能质量控制系统及方法_3

文档序号:9729430阅读:来源:国知局
2、Uc2为:Ual 140V、Ubl 140V、 Ucl 140V;低压侧的Ξ相电流ia2、ib2、ic2为:ial 140V、ibl 140V、icl 140V;低压侧Ξ相电流的谐波分 量iah2、ibh2、ich2为:iahl 140V、ibhl 140V、ichl 140V;低压侧Ξ相电流的无功分量iaq2、ibq2和icq2为: iaql 140V、ibql 140V、icql 140V。
[0078] 目前公知的谐波检测方法包括:带阻滤波法、FFT变换法、带通选频法、自适应检测 法W及瞬时无功功率理论法等。其中,基于瞬时无功功率理论方法的电路结构简单,性能良 好,可行性高,实时性好,所W本系统中基于瞬时无功功率理论方法计算得到谐波分量和无 功分量。
[0079] 下面结合图2说明得到谐波电流补偿值的具体过程,采用d-q法对高压侧谐波电流 进行检测:
[0080] 将高压侧的S相电流ia3日kv、ib3日kv、ic3日kv经过CLA服E变换和PA服变换得到id和iq,具 体变换如下: / .
\
[0083] id和iq经过化通滤波器化PF)滤波后,得到直流分量石和赛,再将乙和石反变换便 可求出检测电流的基波分量
[0084]
I Μ
[008日]将iaf、ibf、icf与ia3自kV、ib3自kV、ic3自kV相减,便可求得局压侧S相电流ia3自kV、ib3自kV、 ic3自kV的谐波分量iah3自kV、i化3自kV、ich3自kV;
[0086] 同理,可[^求得化压侧负载S相电流ial 140V、ibl 140V、icl 140V的谐波分量iahl 140V、 1化1 140V、ichl 140V;
[0087] 根据高压侧和化压侧兰相电流的谐波分量,得到谐波电流补偿值为:
[0090] 式(3)中的负号表示补偿电流与谐波电流幅值相等,方向相反。
[0091] 下面结合图3说明计算得到无功电流补偿值的具体过程,无功电流补偿值也由瞬 时无功法求得,首先求高压侧无功电流分量:
[0092] 根据图3便可求得高压侧S相电流ia3自kV、ib3自kV、ic3自kV的无功分量iaq3自kV、ibq3自kV、 icq35kV;
[0093] 同理,可1^求得化压侧负载S相电流ial 140V、ibl 140V、icl 140V的无功分量iaql 140V、 ibql 140V、icql 140V;
[0094]根据高压侧和化压侧Ξ相电流的无功分量,得到无功电流补偿值为:
[0095]
( 4 )
[0096] 式(4)中的负号表示补偿电流与无功电流幅值相等,方向相反。
[0097] 如图4所示,总的电流补偿指令由谐波补偿指令和无功补偿指令组成,具体为:
[009引
(5 )
[0099] 式巧)中的A和B为0~1之间的实数型变量,由有源滤波器的工作模式决定,具体如 表1所示,其中,Κι为所需补偿谐波容量与有源电力滤波器额定容量之比;Kq为所需补偿无 功容量与有源电力滤波器额定容量之比;"X"表示不作考虑。
[0100] 表1:
[0101]
[0102] ~根据表1可W看出:
[0103] 当4=1,8 = 1,滤波器工作在全补偿模式;
[0104] 当A = 0,B = 1,滤波器工作在只补无功模式;
[0105]当A=1,B = 0,滤波器工作在只补谐波模式;
[0106] 当4<8,滤波器工作在无功优先模式;
[0107] 当4>8,滤波器工作在谐波优先模式;
[0108] 对于地铁供电系统,当系统负荷处于重载时,有源滤波器工作在谐波优先模式;当 系统负荷处于轻载时,有源滤波器工作在无功优先模式;在系统谐波含量较高有可能导致 用电设备无法正常工作时,有源滤波器可工作在只补谐波状态;在系统容性无功较多不仅 导致电能浪费,还可能影响到系统稳定时,有源滤波器可工作在只补无功状态。由此可见, 本实施例提供的系统中的有源滤波器具有多种工作模式,可根据负荷工作状态指令自动调 整工作模式,使得配电系统在整个运行阶段均具有较高的用电质量,提高了用电的安全性 和可靠性。
[0109] 实施例2
[0110] 如图5所示,本实施例提供一种地铁供电系统电能质量控制方法,可w包括如下步 骤:
[0111] S1:获取高压侧和低压侧的电压和电流。该步骤可W具体包括:获取高压侧的Ξ相 电压山1、叫1、山1和;相电流131、山、1。1;获取低压侧负载的;相电压山2、叫2、山2和;相电流 ia2、ib2、ic2;其中,电压信号和电流信号均同步采集。
[0112] S2:根据获取到的电压和电流,计算得到谐波电流补偿值和无功电流补偿值,谐波 电流补偿值等于高压侧的谐波电流分量与低压侧的谐波电流分量之和的相反数,无功电流 补偿值等于高压侧的无功电流分量与低压侧的无功电流分量之和的相反数。该步骤可W基 于瞬时无功理论计算谐波分量和无功分量,具体可W包括:
[0113] 首先,根据获取到的高压侧的Ξ相电压和Ξ相电流,计算得到高压侧Ξ相电流的 谐波分量iahl、ibhl和ichl,W及高压侧;相电流的无功分量iaql、ibql和icql;并根据获取到的 低压侧的Ξ相电压和Ξ相电流,计算得到低压侧Ξ相电流的谐波分量iah2、ibh2和ich2,W及 低压侧Ξ相电流的无功分量iaq2、ibq2和icq2 ;
[0114] 其次,根据高压侧和低压侧^相电流的谐波分量,得到谐波电流补偿值:1\^34 =-
根据高压侧和低压侧Ξ相电流的无功分量,得 到无功电流补偿值:
[0115] S3:获取有源滤波器的额定容量。
[0116] S4:根据谐波电流补偿值、无功电流补偿值和有源滤波器的额定容量,确定所述有 源滤波器的工作模式。
[0117] S5:根据所述有源滤波器的工作模式、所述谐波电流补偿值和所述无功电流值生 成电流补偿指令并发送至所述有源滤波器。
[0118] 步骤S4和S5具体可W为:
[0119] 步骤S5中的电流补偿指令为:
=AX i*cch+BX i*ccq,其中,0含A^,0非。,A和B的具体取值由有源滤波器工作模式确定。
[0120] 步骤S4中滤波器的工作模式确定的过程为:
[0121] 计算谐波比例趾和无功比例时;
[0122] 当谐波比例趾> 100 %时,有源滤波器工作于只补谐波模式,A和B的取值为:A = 1, B = 0;
[0123] 当谐波比例100% >趾>第一阔值时,有源滤波器工作于谐波优先模式,A和B的取 值为:0<B<A<1;
[0124] 当谐波比例第一阔值 > 化 > 第二阔值且无功比例时>第^阔值时,或者谐波比例 趾<第二阔值且无功比例Kq<100%时,有源滤波器均工作于无功优先模式,A和B的取值 为:0<A<B<1;
[0125] 当谐波比例第一阔值含化含第二阔值且无功比例时含第Ξ阔值时,有源滤波器工 作于全补偿模式,A和B的取值为:A = 1,B = 1;
[0126] 当谐波比例趾 < 第二阔值且无功比例Kq> 100%时,有源滤波器工作于只补无功 模式,A和B的取值为:A = 0,B = 1。
[0127] 本实施例提供的地铁供电系统电能质量控制方法,同时采集了高压侧和低压侧的 电压和电流,使得最终得到的电流补偿指令更加准确;同时,将高压侧和低压侧负荷信号中 的基波无功和谐波信号分别抽取出来,并根据负荷工作状态(谐波电流补偿值与无功电流 补偿值)与有源滤波器的额定容量确定有源滤波器的工作模式(补偿模式),并根据工作模 式、谐波电流补偿值和无功电流值生成电流补偿指令。该系统和方法综合考虑了电网中存 在的无功功率和谐波信号,对其按照统一的物理模型进行综合治理,可靠性高;同时,该系 统和方法可W按照负荷工作状态自动调整工作模式,使得配电系统在整个运行阶段均具有 较高的用电质量,提高了用电的安全性和可靠性。
[0128]显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可W做出其它不同形式的变化或 变动。运里无需也无法对所有的实施方式予W穷举。而由此
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