一种改善并网性分布式电源对电网质量影响的方法

摘要

本发明属于电力技术领域。一种改善并网性分布式电源对电网质量影响的方法，其特征在于包括如下步骤：1)、准备SVC补偿装置；2)、在各牵引变电站110kV母线的出线侧，接一110/10kV的降压变压器，然后在110/10kV的降压变压器的低压侧的出线三相上分别安装SVC补偿装置。所述SVC补偿装置包括TCR支路、第一TSC支路、第二TSC支路、第一滤波支路、第二滤波支路。该方法可改善分布式电源对电网质量的影响。

说明书

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体涉及一种改善并网性分布式电源对电网质量影响的方法。

背景技术

光伏牵引和传统的蒸汽机车或柴油机车牵引不同，它是从牵引供电系统获得电能。光伏的牵引供电系统是在铁道沿线相隔一定距离建立若干个牵引变电站，由电力系统110kV(220kV)三相双电源供电，经牵引变压器降压为27.5kV(55kV)后，向牵引网电力机车单相供电。电力机车采用25kV单相工频交流电压，在架空接触导线和钢轨之间行驶。

SS9型电力机车采用大功率晶闸管和二极管组成的不等分三段半控桥整流电路作为牵引电机驱动变流器，用以实现恒流准恒速控制。机车采用晶闸管分路来实现磁场削弱，制动方式采用加馈电阻制动。机车为C0-C0轴式，每台转向架独立供电，采用ZD115型六极串励脉流牵引电动机。

铁道电力机车是波动性很大的大功率单相整流分布式电源，其整流装置为二极管、晶闸管构成的大功率整流设备，是典型的并网性分布式电源。同时，大功率电力电子器件的使用，使得电压、电流波形发生畸变，含有大量的谐波。电压、电流波形的形状不仅将由机车设备的型号、数量、分布其运行状态(如加速度、正常运转、滑行与制动)所决定，而且还要受到供电电路参数影响。

电铁牵引分布式电源是移动、幅值变化大而又频繁的特殊分布式电源，其分布式电源日波动的特征非常明显。因为机车分布式电源往往需要在几秒钟或更短期间内从零变化到满负载或者从满负载到零，而且在整个期间都有很大的变动。坡度、曲率以风阻的随机性变动使分布式电源电流一般不能保持恒定，所以需要对机车经常调节以保持其恒速运行；此外，机车进站停车也需要按照信号改变速度。因此，电铁牵引分布式电源是一个典型的日波动分布式电源，具有短时冲击分布式电源的特征。

电铁牵引分布式电源采用单相供电方式，故其是典型的不对称分布式电源，单相供电会造成三相电力系统不对称。单相分布式电源电流含负序电流，在系统阻抗上形成负序压降。

综合来看，对于三相对称的电力系统供电来说，电气铁道牵引分布式电源具有以下特点：

1)不对称性，由于采用两相(单相)供电方式，导致向系统注入大量的负序分量；

2)并网性，导致供电系统产生高次谐波；

3)波动性，有功、无功冲击大，导致供电系统电压波动。

分布式电源接入电网，会对电网的安全、稳定运行与控制尤其是电网的电能质量造成影响。电铁分布式电源接入引起公共连接点的电压三相不平衡度较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善并网性分布式电源对电网质量影响的方法，该方法可改善分布式电源对电网质量的影响。

为了实现本发明的目的，本发明所采取的技术方案是：一种改善并网性分布式电源对电网质量影响的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)、准备SVC补偿装置；

2)、在各牵引变电站110kV母线的出线侧，接一110/10kV的降压变压器7，然后在110/10kV的降压变压器的低压侧的出线三相上分别安装SVC补偿装置。

所述SVC补偿装置包括TCR支路1、第一TSC支路2、第二TSC支路3、第一滤波支路4、第二滤波支路5；所述TCR支路1包括第一开关K1、第一电抗器L1、第一晶闸管VS1、第二晶闸管VS2、第六电抗器L6，第一开关K1的一端与接入端点6相连，第一开关K1的另一端与第一电抗器L1的一端相连，第一电抗器L1的另一端分别与第一晶闸管VS1的阳极、第二晶闸管VS2的阴极相连，第一晶闸管VS1的阴极、第二晶闸管VS2的阳极分别与第六电抗器L6的一端相连，第六电抗器L6的另一端与接地端相连；

所述第一TSC支路2包括第二开关K2、第二电抗器L2、第三晶闸管VS3、第四晶闸管VS4、第一电容C1，第二开关K2的一端与接入端点6相连，第二开关K2的另一端与第二电抗器L2的一端相连，第二电抗器L2的另一端分别与第三晶闸管VS3的阳极、第四晶闸管VS4的阴极相连，第三晶闸管VS3的阴极、第四晶闸管VS4的阳极分别与第一电容C1的一端相连，第一电容C1的另一端与接地端相连；

所述第二TSC支路3包括第三开关K3、第三电抗器L3、第五晶闸管VS5、第六晶闸管VS6、第二电容C2，第三开关K3的一端与接入端点6相连，第三开关K3的另一端与第三电抗器L3的一端相连，第三电抗器L3的另一端分别与第五晶闸管VS5的阳极、第六晶闸管VS6的阴极相连，第五晶闸管VS5的阴极、第六晶闸管VS6的阳极分别与第二电容C2的一端相连，第二电容C2的另一端与接地端相连；

所述第一滤波支路4包括第四开关K4、第四电抗器L4、第三电容C3，第四开关K4的一端与接入端点6相连，第四开关K4的另一端与第四电抗器L4的一端相连，第四电抗器L4的另一端与第三电容C3的一端相连，第三电容C3的另一端与接地端相连；

所述第二滤波支路5包括第五开关K5、第五电抗器L5、第四电容C4，第五开关K5的一端与接入端点6相连，第五开关K5的另一端与第五电抗器L5的一端相连，第五电抗器L5的另一端与第四电容C4的一端相连，第四电容C4的另一端与接地端相连。

所述110/10kV的降压变压器的高压侧的三相线上分别装有高压侧开关8，110/10kV的降压变压器的低压侧的三相线上分别装有低压侧开关9。

本发明的有益效果是：该方法可改善分布式电源对电网质量的影响。

附图说明

图1是本发明SVC补偿装置接入降压变压器的低压侧的出线三相上的示意图。

图2是本发明SVC补偿装置的结构示意图。

图中标号：1-TCR支路，2-第一TSC支路，3-第二TSC支路，4-第一滤波支路，5-第二滤波支路，6-接入端点，7-110/10kV的降压变压器，8-高压侧开关，9-低压侧开关。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种改善并网性分布式电源对电网质量影响的方法，包括如下步骤：

1)、准备SVC补偿装置；

2)、在各牵引变电站110kV母线的出线侧，接一110/10kV的降压变压器7(110/10kV的降压变压器的输入端与变电站110kV母线的出线相连)，然后在110/10kV的降压变压器(将110V降为10kV的降压变压器)的低压侧的出线三相上分别安装SVC补偿装置(SVC补偿装置的接入端点6由导线与110/10kV的降压变压器的低压侧的出线相连；低压侧的出线可为多组，如2-5组，图1中画出了2组出线，每组出线均安装SVC成套装置)。

所述SVC补偿装置，为TCR+TSC型SVC的基本拓扑结构，它由1台TCR、2台TSC以及2个无源滤波器组成，在实际系统中，TSC及无源滤波的组数可根据需要设置。所述TSC支路、滤波支路可以采用2个以上(如2-6个)，每一支路设置开关，可实现根据需要选取TSC支路、滤波支路的个数。

所述SVC补偿装置包括TCR支路(晶闸管控制电抗器)1、第一TSC支路2、第二TSC支路3、第一滤波支路4、第二滤波支路5；TCR支路1、第一TSC支路2、第二TSC支路3、第一滤波支路4、第二滤波支路5相并联；

所述TCR支路1包括第一开关K1、第一电抗器L1、第一晶闸管VS1、第二晶闸管VS2、第六电抗器L6，第一开关K1的一端与SVC补偿装置的接入端点6相连，第一开关K1的另一端与第一电抗器L1的一端相连，第一电抗器L1的另一端分别与第一晶闸管VS1的阳极、第二晶闸管VS2的阴极相连，第一晶闸管VS1的阴极、第二晶闸管VS2的阳极分别与第六电抗器L6的一端相连，第六电抗器L6的另一端与接地端相连；

所述第一TSC支路2包括第二开关K2、第二电抗器L2、第三晶闸管VS3、第四晶闸管VS4、第一电容C1，第二开关K2的一端与SVC补偿装置的接入端点6相连，第二开关K2的另一端与第二电抗器L2的一端相连，第二电抗器L2的另一端分别与第三晶闸管VS3的阳极、第四晶闸管VS4的阴极相连，第三晶闸管VS3的阴极、第四晶闸管VS4的阳极分别与第一电容C1的一端相连，第一电容C1的另一端与接地端相连；

所述第二TSC支路3包括第三开关K3、第三电抗器L3、第五晶闸管VS5、第六晶闸管VS6、第二电容C2，第三开关K3的一端与SVC补偿装置的接入端点6相连，第三开关K3的另一端与第三电抗器L3的一端相连，第三电抗器L3的另一端分别与第五晶闸管VS5的阳极、第六晶闸管VS6的阴极相连，第五晶闸管VS5的阴极、第六晶闸管VS6的阳极分别与第二电容C2的一端相连，第二电容C2的另一端与接地端相连；

所述第一滤波支路4包括第四开关K4、第四电抗器L4、第三电容C3，第四开关K4的一端与SVC补偿装置的接入端点6相连，第四开关K4的另一端与第四电抗器L4的一端相连，第四电抗器L4的另一端与第三电容C3的一端相连，第三电容C3的另一端与接地端相连；

所述第二滤波支路5包括第五开关K5、第五电抗器L5、第四电容C4，第五开关K5的一端与SVC补偿装置的接入端点6相连，第五开关K5的另一端与第五电抗器L5的一端相连，第五电抗器L5的另一端与第四电容C4的一端相连，第四电容C4的另一端与接地端相连。

所述110/10kV的降压变压器的高压侧的三相线上分别装有高压侧开关8，110/10kV的降压变压器的低压侧的三相线上分别装有低压侧开关9。

具体应用在电网上：

1、使用SVC补偿装置进行谐波治理和三相不平衡补偿，由1台TCR、2台TSC以及2个无源滤波器组成，采用TCR分相补偿电网的三相不平衡，无源滤波装置进行谐波治理，TCR、2台TSC和无源滤波器共同实行无功补偿，来实现铁分布式电源(或称光伏冲击分布式电源)时的无功平衡。

2、电铁改进措施(采用电铁分布式电源接入电网时)

1)考虑到未来牵引分布式电源的增长以各牵引站接入电网后所产生的谐波影响严重，并提高功率因数，在各牵引变电站的出线侧接一110/10kV的降压变压器7(110/10kV的降压变压器的输入端与变电站110kV母线的出线相连)，然后在110/10kV的降压变压器(将110V降为10kV的降压变压器)的低压侧的三相上分别安装SVC补偿装置(SVC补偿装置的接入端点6由导线与110/10kV的降压变压器的低压侧的出线相连)。

2)牵引变电所在接入电力系统时需进行换相，使系统三相分布式电源尽可能平衡，以减小对电网的负序干扰。

3)要求光伏部门采用可减小负序和谐波影响的变压器，尽量从源头减少负序和谐波。

采用本发明后的效果如下：

1)电铁分布式电源稳定运行时，引起的电网最大电压偏差不超过5％(改进措施前为10％)。

2)各牵引站通过公共连接点接入电网时，相关变电站母线由牵引站引起的三相电压不平衡度均在1.0％水平以下(改进措施前为1.3％)，在国标限值范围内。

3)电压波动方面：

供电电压为220kV的各牵引站引起的公共连接点电压波动值均在0.18％水平以下(改进措施前为0.24％)，均未超过国标限值。

4)谐波方面：

在两臂均为短时最大电流运行方式下，各牵引站注入谐波电流引起的相应公共连接点母线电压总谐波畸变率均不超过1.5％(改进措施前为2.0％)，在国标限值范围内。