地鐵供電系統(tǒng)電能質(zhì)量控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)電能質(zhì)量控制和治理領(lǐng)域，具體設(shè)及一種地鐵供電系統(tǒng)電能 質(zhì)量控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人員出行頻繁，交通需求量急劇增長(zhǎng)，城市交通供 需矛盾日趨緊張，地面交通已無法滿足當(dāng)前的交通需求量。地鐵作為目前世界上最經(jīng)濟(jì)和 高效的城市交通工具之一，在我們各大中城市得到了迅速的發(fā)展。
[0003] 我國(guó)地鐵供電系統(tǒng)主要由主變電所、牽引變電所、整流系統(tǒng)和動(dòng)力照明系統(tǒng)幾部 分組成。由于地鐵供電系統(tǒng)中牽引負(fù)荷波動(dòng)性大W及地鐵供電系統(tǒng)采用電纜連接，給城市 電網(wǎng)帶來諧波及無功倒送等一系列不利因素。地鐵一般處于人口密集的城市之中，城市電 網(wǎng)一旦發(fā)生事故，會(huì)對(duì)整個(gè)城市的電力供應(yīng)帶來很大影響。對(duì)于地鐵供電系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷 較重時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)比較高但諧波含量也比較高；當(dāng)系統(tǒng)處于輕載或者停載時(shí)，系統(tǒng)的 諧波含量較低但功率因數(shù)比較低，可能還伴有大量的容性無功倒送。目前，抑制地鐵供電系 統(tǒng)中諧波和補(bǔ)償?shù)罔F供電系統(tǒng)中無功的方法主要為:在低壓配電系統(tǒng)中安裝有源濾波器和 電力電容無功補(bǔ)償裝置分別抑制諧波和補(bǔ)償無功功率。由于對(duì)地鐵供電系統(tǒng)中諧波抑制和 無功補(bǔ)償是單獨(dú)進(jìn)行的，沒有按照統(tǒng)一的物理模型進(jìn)行綜合治理，常出現(xiàn)顧此失彼的情況， 造成經(jīng)濟(jì)成本增加，安裝和維護(hù)的工作量大，而且還會(huì)對(duì)城市電網(wǎng)形成安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為此，本發(fā)明提出一種地鐵供電系統(tǒng)電能質(zhì)量控制系統(tǒng)及方法，其可W解決現(xiàn)有 技術(shù)中不能對(duì)地鐵供電系統(tǒng)中的諧波和無功進(jìn)行綜合治理的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種地鐵供電系統(tǒng)電能質(zhì)量控制系統(tǒng)，包括：
[0007] 采集裝置，用于采集高壓側(cè)和低壓側(cè)的電壓和電流；
[000引有源濾波器，用于根據(jù)采集到的電壓和電流，計(jì)算得到諧波電流補(bǔ)償值和無功電 流補(bǔ)償值，所述諧波電流補(bǔ)償值等于高壓側(cè)的諧波電流分量與低壓側(cè)的諧波電流分量之和 的相反數(shù)，所述無功電流補(bǔ)償值等于高壓側(cè)的無功電流分量與低壓側(cè)的無功電流分量之和 的相反數(shù)；
[0009] 監(jiān)控裝置，用于根據(jù)所述諧波電流補(bǔ)償值、所述無功電流補(bǔ)償值和所述有源濾波 器的額定容量，確定所述有源濾波器的工作模式;還用于根據(jù)所述有源濾波器的工作模式、 所述諧波電流補(bǔ)償值和所述無功電流值生成電流補(bǔ)償指令并發(fā)送至所述有源濾波器。
[0010] 優(yōu)選地，所述采集裝置包括：
[001 1 ] 局壓義集單兀，用于義集局壓側(cè)的二相電壓Ual、Ubl、Ucl和二相電流ial、ibl、icl ;和 [001^ 低壓采集單元，用于采集低壓側(cè)負(fù)載的S相電壓1132、化2、山2和；相電流132、：^2、 ic2；
[0013] 其中，電壓信號(hào)和電流信號(hào)均同步采集。
[0014] 優(yōu)選地，所述有源濾波器包括：
[0015] 計(jì)算諧波分量和無功分量單元，用于根據(jù)采集到的高壓側(cè)的Ξ相電壓和Ξ相電 流，計(jì)算得到高壓側(cè)S相電流的諧波分量iahi、ibhi和ichi，W及高壓側(cè)；相電流的無功分量 iaql、ibql和icql;還用于根據(jù)采集到的低壓側(cè)的；相電壓和；相電流，計(jì)算得到低壓側(cè)立相 電流的諧波分量iah2、ibh2和ich2，W及低壓偵?|Ξ相電流的無功分量iaq2、ibq2和icq2 ;
[0016] 計(jì)算諧波電流補(bǔ)償值和無功電流補(bǔ)償值單元，用于根據(jù)高壓側(cè)和低壓側(cè)Ξ相電流 的諧波分量，得到所述諧波電流補(bǔ)償值：i*cah = -iahl-iah2、i*cbh = -ibhl-ibh2和i*cch = -ichl-i。h2;根據(jù)高壓側(cè)和低壓側(cè)ミ相電流的無功分量，得到所述無功電流補(bǔ)償值：托aq=-iaql- iaq2、i cbq二-ibql-ibq2和i ccq二-icql -icq2。
[0017] 優(yōu)選地，所述監(jiān)控裝置包括：
[0018] 生成電流補(bǔ)償指令單元，用于根據(jù)有源濾波器的工作模式、所述諧波電流補(bǔ)償值 和所述無功電流補(bǔ)償值生成電流補(bǔ)償指令并發(fā)送至所述有源濾波器，所述電流補(bǔ)償指令 為：i*ca = AX i*cah+BX i*caq; i*cb = AX i*cbh+BX i*cbq; i*cc = AX i*cch+BX i*ccq，其中，0 < A。， 0 < B ^ 1，A和B的具體取值由有源濾波器工作模式確定單元確定；
[0019] 有源濾波器工作模式確定單元，用于根據(jù)所述諧波電流補(bǔ)償值、所述無功電流補(bǔ) 償值和所述有源濾波器的額定容量，計(jì)算諧波比例趾和無功比例時(shí)并確定所述有源濾波器 的工作模式，其中，
[0020] 當(dāng)所述諧波比例趾含100%時(shí)，所述有源濾波器工作于只補(bǔ)諧波模式，A和B的取值 為:A=1，B = 0;
[0021] 當(dāng)所述諧波比例100% >趾>第一闊值時(shí)，所述有源濾波器工作于諧波優(yōu)先模式， A和B的取值為:0<B<A<1;
[0022] 當(dāng)所述諧波比例第一闊值 > 趾 > 第二闊值且所述無功比例時(shí)>第^闊值時(shí)，或者 所述諧波比例趾< 第二闊值且所述無功比例時(shí)<100%時(shí)，所述有源濾波器均工作于無功 優(yōu)先模式，A和B的取值為:0<A<B<1;
[0023] 當(dāng)所述諧波比例第一闊值 > 趾 > 第二闊值且所述無功比例時(shí) < 第司罰值時(shí)，所述 有源濾波器工作于全補(bǔ)償模式，A和B的取值為:A= 1，B = 1;
[0024] 當(dāng)所述諧波比例趾<第二闊值且所述無功比例Kq MOO%時(shí)，所述有源濾波器工 作于只補(bǔ)無功模式，A和B的取值為:A = 0，B = 1;
[0025] 優(yōu)選地，所述計(jì)算諧波分量和無功分量單元基于瞬時(shí)無功理論計(jì)算諧波分量和無 功分量。
[0026] -種地鐵供電系統(tǒng)電能質(zhì)量控制方法，包括如下步驟：
[0027] 獲取高壓側(cè)和低壓側(cè)的電壓和電流；
[0028] 根據(jù)獲取到的電壓和電流，計(jì)算得到諧波電流補(bǔ)償值和無功電流補(bǔ)償值，所述諧 波電流補(bǔ)償值等于高壓側(cè)的諧波電流分量與低壓側(cè)的諧波電流分量之和的相反數(shù)，所述無 功電流補(bǔ)償值等于高壓側(cè)的無功電流分量與低壓側(cè)的無功電流分量之和的相反數(shù)；
[0029] 獲取有源濾波器的額定容量；
[0030] 根據(jù)所述諧波電流補(bǔ)償值、所述無功電流補(bǔ)償值和所述有源濾波器的額定容量， 確定所述有源濾波器的工作模式；
[0031] 根據(jù)所述有源濾波器的工作模式、所述諧波電流補(bǔ)償值和所述無功電流值生成電 流補(bǔ)償指令并發(fā)送至所述有源濾波器。
[0032] 優(yōu)選地，所述獲取高壓側(cè)和低壓側(cè)的電壓和電流的步驟包括：
[0033] 獲取高壓側(cè)的Ξ相電壓Ual、化1、Ucl和Ξ相電流ial、ibl、icl;和
[0034] 獲取低壓側(cè)負(fù)載的Ξ相電壓化2、化2、山2和^相電流132、山、1。2;
[0035] 其中，電壓信號(hào)和電流信號(hào)均同步采集。
[0036] 優(yōu)選地，所述計(jì)算諧波電流補(bǔ)償值和無功電流補(bǔ)償值的步驟包括：
[0037] 根據(jù)獲取到的高壓側(cè)的Ξ相電壓和Ξ相電流，計(jì)算得到高壓側(cè)Ξ相電流的諧波分 量iahl、i化1和ichl，W及高壓偵US相電流的無功分量iaql、ibql和icql ;并根據(jù)獲取到的低壓偵J 的Ξ相電壓和Ξ相電流，計(jì)算得到低壓側(cè)Ξ相電流的諧波分量iah2、ibh2和ich2，W及低壓側(cè) Ξ相電流的無功分量iaq2、ibq2和icq2 ;
[0038] 根據(jù)高壓側(cè)和低壓側(cè)S相電流的諧波分量，得到所述諧波電流補(bǔ)償值：i*cah = -iahl-iah2、i*cbh = -ibhl-ibh2和i*cch = -ichl-ich2;根據(jù)高壓側(cè)和低壓側(cè)Ξ相電流的無功分量，得 到所述無功電流補(bǔ)償值：i*Gaq = -iaql-iaq2、i*Gbq = -ibql-ibq2 和 i*GGq = -iGql-icq2。
[0039] 優(yōu)選地，所述根據(jù)有源濾波器的工作模式、所述諧波電流補(bǔ)償值和所述無功電流 補(bǔ)償值生成電流補(bǔ)償指令的步驟包括：
[0040] 戶片述電流補(bǔ)償指令為；i*ca = AX i*cah+BX i*caq; i*cb = AX i*cbh+BX i*cbq; i*cc = AX i*cch+BX i*ccq，其中，0含A^，0非。，A和B的具體取值由有源濾波器工作模式確定；
[0041] 所述根據(jù)所述諧波電