一种电气化铁路电能质量综合补偿方法及系统与流程

本发明涉及电能质量补偿领域，特别是涉及一种电气化铁路电能质量综合补偿方法及系统。

背景技术：

目前电气化铁路负序、谐波和无功综合补偿方法有很多治理方法，例如，规划时增大牵引网容量，牵引变电所进线换相接入，采用交直交型电力机车，安装无源补偿器等。但这些方式只能部分改善电能质量，不能有效解决电气化铁路中严重存在的谐波和负序问题，存在过度补偿和补偿不足造成的电能质量问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电气化铁路电能质量综合补偿方法及系统，能够避免过度补偿和补偿不足造成电能质量问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电气化铁路电能质量综合补偿方法，包括：

获取电网的电压信号和电流信号；

根据所述电压信号和所述电流信号采用瞬时检测算法，确定谐波电流和无功分量；

根据所述谐波分量和所述无功分量采用自适应控制系统，调节所述电网中的电压和电流。

可选地，所述获取电网的电压信号和电流信号，具体包括：

在检测环节通过电流互感器获取电网的电流信号，所述电流互感器采用零磁通传感器；

在检测环节通过电压互感器获取电网的电压信号。

可选地，所述瞬时检测算法利用fft分析计算各次谐波分量，利用基波移相90°方法计算无功功率。

可选地，所述自适应控制系统控制内部逆变器产生与所述谐波电流和无功分量大小相等、方向相反的谐波电流和无功分量，并将所述逆变器产生的谐波电流和无功分量注入到电网中，抵消所述电网中的谐波，增大功率因数。

一种电气化铁路电能质量综合补偿系统，包括：

电压/电流信号获取模块，用于获取电网的电压信号和电流信号；

谐波电流/无功分量确定模块，用于根据所述电压信号和所述电流信号采用瞬时检测算法，确定谐波电流和无功分量；

电压/电流调节模块，用于根据所述谐波分量和所述无功分量采用自适应控制系统，调节所述电网中的电压和电流。

可选地，所述电压/电流信号获取模块，具体包括：

电流信号获取单元，用于在检测环节通过电流互感器获取电网的电流信号，所述电流互感器采用零磁通传感器；

电压信号获取单元，用于在检测环节通过电压互感器获取电网的电压信号。

可选地，所述瞬时检测算法利用fft分析计算各次谐波分量，利用基波移相90°方法计算无功功率。

可选地，所述自适应控制系统控制内部逆变器产生与所述谐波电流和无功分量大小相等、方向相反的谐波电流和无功分量，并将所述逆变器产生的谐波电流和无功分量注入到电网中，抵消所述电网中的谐波，增大功率因数。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明在检测环节采用的电流互感器采用零磁通传感技术，可以确保采样数据的准确性；本发明采用瞬时检测算法计算牵引网中所含的谐波和无功分量，反应迅速，延迟时间短；本发明通过采用自适应控制系统，实时控制系统生成的所需的补偿波形，从而保证电能质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明电气化铁路电能质量综合补偿方法流程图；

图2为本发明电气化铁路电能质量综合补偿系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种电气化铁路电能质量综合补偿方法及系统，能够避免过度补偿和补偿不足造成电能质量问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明电气化铁路电能质量综合补偿方法流程图。如图1所示，一种电气化铁路电能质量综合补偿方法包括：

步骤101：获取电网的电压信号和电流信号，具体包括：

在检测环节通过电流互感器获取电网的电流信号，所述电流互感器采用零磁通传感器。

在检测环节通过电压互感器获取电网的电压信号。

检测环节的电流互感器和电压传感器均采用零磁通传感技术和宽量程采样技术。确保采集到全部信号以及信号不会失真，保证检测计算分析的精确性。

步骤102：根据所述电压信号和所述电流信号采用瞬时检测算法，确定谐波电流和无功分量。

所述瞬时检测算法利用fft分析计算各次谐波分量，利用基波移相90°方法计算无功功率。所述瞬时检测算法能根据电流信号和电压信号迅速做出反应，延迟时间不超出1/2个周期。

步骤103：根据所述谐波分量和所述无功分量采用自适应控制系统，调节所述电网中的电压和电流。

所述自适应控制系统控制内部逆变器产生与所述谐波电流和无功分量大小相等、方向相反的谐波电流和无功分量，并将所述逆变器产生的谐波电流和无功分量注入到电网中，抵消所述电网中的谐波，增大功率因数。

采用自适应控制系统，参照步骤102所得的谐波电流和无功分量，使输出的补偿电流和无功功率能够快速实时变化，能够恰好补偿掉步骤102测得的谐波电流和无功分量，保证牵引网良好的电能质量。本发明具有高度可控性和快速响应特性，能跟踪谐波动态补偿，根据检测补偿对象的电压电流产生pwm脉冲作用于变流器的开关器件，使其产生与谐波和无功电流大小相同、方向相反的补偿电流，使电网电流趋于正弦波，达到补偿的目的。

本发明在检测环节采用的电流互感器采用零磁通传感技术，可以确保采样数据的准确性；本发明采用瞬时检测算法计算牵引网中所含的谐波和无功分量，反应迅速，延迟时间短；本发明通过采用自适应控制系统，实时控制系统生成的所需的补偿波形，从而保证电能质量。

图2为本发明电气化铁路电能质量综合补偿系统结构图。如图2所示，一种电气化铁路电能质量综合补偿系统包括：

电压/电流信号获取模块201，用于获取电网的电压信号和电流信号；

谐波电流/无功分量确定模块202，用于根据所述电压信号和所述电流信号采用瞬时检测算法，确定谐波电流和无功分量。

所述瞬时检测算法利用fft分析计算各次谐波分量，利用基波移相90°方法计算无功功率。

电压/电流调节模块203，用于根据所述谐波分量和所述无功分量采用自适应控制系统，调节所述电网中的电压和电流。

所述自适应控制系统控制内部逆变器产生与所述谐波电流和无功分量大小相等、方向相反的谐波电流和无功分量，并将所述逆变器产生的谐波电流和无功分量注入到电网中，抵消所述电网中的谐波，增大功率因数。

所述电压/电流信号获取模块201，具体包括：

电流信号获取单元，用于在检测环节通过电流互感器获取电网的电流信号，所述电流互感器采用零磁通传感器；

电压信号获取单元，用于在检测环节通过电压互感器获取电网的电压信号。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。