降低牵引网负序电流的光伏和风力发电接入系统及方法与流程

本发明属于高速铁路交通运输行业，尤其涉及一种降低牵引网负序电流的光伏和风力发电接入系统及方法。

背景技术：

牵引供电系统是高速铁路电力机车的唯一供电来源，其供电质量水平一方面会对保障机车安全可靠运行带来影响，另一方面也会对三相供电系统造成影响。目前高速铁路主要的电能质量问题主要在于单相大功率牵引负荷造成的三相供电系统的不平衡，即负序电流问题。

光伏发电和风力发电作为绿色、环保的新能源发电技术，在全世界得到广泛的应用。传统的光伏发电和风力发电并网领域研究主要关注点在三相电力系统，而牵引供电系统随着铁路线路的延伸也是一个非常庞大的网络，其中不乏日照充足和风力充裕的地区，如果能够将光伏能源引入到牵引供电系统将会对提高牵引供电系统的绿色、环保水平带来显著的效果。

传统的光伏发电和风力发电并网主要针对三相电力系统和家用单相系统。直接将该方法用于牵引供电系统，将忽视了牵引供电系统结构的特殊性。

技术实现要素：

针对上述问题，在最大限度利用新能源技术的前提下，本发明提供一种降低牵引网负序电流的光伏和风力发电接入系统及方法。

本发明的一种降低牵引网负序电流的光伏发电和风力发电接入系统，具体为：三相电网电压经过平衡牵引变压器变换成α、β两相电压。光伏发电和风力发电采用集中接入的方式，光伏发电和风力发电的直流母线通过两组单相变流器分别与α、β两相供电臂相连实现并网，两组单相变流器安装容量相同。

另有检测模块检测α、β两相牵引负荷功率电流的大小，并传输到控制器，控制器根据负荷电流差值情况进行合理分配每组变流器馈入供电臂的电流。

本发明的一种降低牵引网负序电流的光伏发电和风力发电接入方法，使用上述系统，具体步骤为：

步骤1：设光伏发电和风力发电接入的电流在牵引网侧等效为i＝ic1+ic2；检测模块检测α、β两相牵引负荷功率电流的大小i1和i2，牵引负荷功率电流差值等效为δil＝|i1-i2|。

步骤2：比较牵引网侧电流和牵引负荷功率电流差值，计算出反馈给α、β两相供电臂的并网电流。

当i≤|δil|时，光伏发电和风力发电容量补偿负序不足，此时光伏发电和风力发电电流完全馈入重载供电臂来减小负序，此时负序电流i-＝|i1-i2-i|。

当i＞|δil|时，说明光伏发电和风力发电容量足够补偿负序，此时光伏发电和风力发电电流同时馈入两供电臂，既要补偿电流差额，使得牵引负荷功率均衡，还要平衡多余的电流，使得合成负序为0，此时两组变流器馈入电流分别为

当两供电臂均处于空载情况下，则两变流器输出电流大小相等，均为合成负序也为0。

本发明的有益技术效果为：

本发明解决了最大限度利用新能源技术同时降低牵引网负序电流的影响，整体提高牵引供电系统综合供电质量水平和综合效益。

附图说明

图1为本发明光伏发电和风力发电接入牵引供电系统结构图。

图2为本发明光伏发电和风力发电接入牵引供电系统电流检测和控制方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明的一种降低牵引网负序电流的光伏发电和风力发电接入系统如图1所示，具体为：三相电网电压经过平衡牵引变压器变换成α、β两相电压，光伏发电和风力发电的直流母线通过两组单相变流器分别与α、β两相供电臂相连实现并网，两组单相变流器安装容量相同。

另有检测模块检测α、β两相牵引负荷功率电流的大小，并传输到控制器，控制器根据负荷电流差值情况进行合理分配每组变流器馈入供电臂的电流。

同时，单相变流器与两相供电臂之间设置升压变压器t，起到隔离和升压作用。

本发明的一种降低牵引网负序电流的光伏发电和风力发电接入方法如图2所示，具体步骤为：

步骤1：设光伏发电和风力发电接入的电流在牵引网侧等效为i＝ic1+ic2；检测模块检测α、β两相牵引负荷功率电流的大小i1和i2，牵引负荷功率电流差值等效为δil＝|i1-i2|。

步骤2：比较牵引网侧电流和牵引负荷功率电流差值，计算出反馈给α、β两相供电臂的并网电流。

当i≤|δil|时，光伏发电和风力发电容量补偿负序不足，此时光伏发电和风力发电电流完全馈入重载供电臂来减小负序，此时负序电流i-＝|i1-i2-i|。

当i＞|δil|时，说明光伏发电和风力发电容量足够补偿负序，此时光伏发电和风力发电电流同时馈入两供电臂，既要补偿电流差额，使得牵引负荷功率均衡，还要平衡多余的电流，使得合成负序为0，此时两组变流器馈入电流分别为

当两供电臂均处于空载情况下，则两变流器输出电流大小相等，均为合成负序也为0。

实施例：

以负荷仅含有功电流为例，一相负荷电流为500a，另一相负荷电流为200a，光伏输出等效电流为100a。在光伏不接入的情况下，合成负序电流为300a；如果光伏仅接入轻载相，合成电流为400a；如果光伏仅接入重载相，合成电流为200a。说明，光伏电流馈入不同的供电相将对系统合成负序具有明显影响，采用本发明方法将有助于降低牵引网负序电流水平。

技术特征：

1.一种降低牵引网负序电流的光伏发电和风力发电接入系统，其特征在于，三相电网电压经过平衡牵引变压器变换成α、β两相电压，光伏发电和风力发电的直流母线通过两组单相变流器分别与α、β两相供电臂相连实现并网，两组单相变流器安装容量相同；

另有检测模块检测α、β两相牵引负荷功率电流的大小，并传输到控制器，控制器根据负荷电流差值情况进行合理分配每组变流器馈入供电臂的电流。

2.一种降低牵引网负序电流的光伏发电和风力发电接入方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的系统，具体步骤为：

步骤1：设光伏发电和风力发电接入的电流在牵引网侧等效为i＝ic1+ic2；检测模块检测α、β两相牵引负荷功率电流的大小i1和i2，牵引负荷功率电流差值等效为δil＝|i1-i2|；

步骤2：比较牵引网侧电流和牵引负荷功率电流差值，计算出反馈给α、β两相供电臂的并网电流；

当i≤|δil|时，光伏发电和风力发电容量补偿负序不足，此时光伏发电和风力发电电流完全馈入重载供电臂来减小负序，此时负序电流i-＝|i1-i2-i|；

当i＞|δil|时，说明光伏发电和风力发电容量足够补偿负序，此时光伏发电和风力发电电流同时馈入两供电臂，既要补偿电流差额，使得牵引负荷功率均衡，还要平衡多余的电流，使得合成负序为0，此时两组变流器馈入电流分别为：

当两供电臂均处于空载情况下，则两变流器输出电流大小相等，均为合成负序也为0。

技术总结
本发明公开一种降低牵引网负序电流的光伏和风力发电接入系统及方法，系统为：三相电网电压经过平衡牵引变压器变换成α、β两相电压，光伏发电和风力发电的直流母线通过两组单相变流器分别与α、β两相供电臂相连实现并网；方法为：检测模块检测α、β两相牵引负荷功率电流并计算牵引负荷功率电流差值；比较牵引网侧电流和牵引负荷功率电流差值，计算出反馈给α、β两相供电臂的并网电流。本发明解决了最大限度利用新能源技术同时降低牵引网负序电流的影响，整体提高牵引供电系统综合供电质量水平和综合效益。

技术研发人员：夏焰坤;唐文张;林欣懿
受保护的技术使用者：西华大学
技术研发日：2020.10.16
技术公布日：2021.01.05