牵引系统中负序电流的计算与分析

摘要

电力机车在运行时将会在电网中产生负序电流，威胁到电气化铁路及电力系统的安全运行。为了给机车调度及电力部门进行限制负序电流提供理论依据，本文拟对负序电流的计算、检测和补偿方法进行初步探讨。 首先，本文采用对称分量法推，导出牵引变电所注入电力系统的负序电流值；其次，对负序阻抗矩阵的形成算法进行了优化设计，并采用负序电流分配系数法，计算出各监视支路的负序电流值；此外，在三相电路瞬时无功功率理论的基础上，提出一种无锁相环的负序电流检测新方法，并对负序电流补偿导纳的计算方法进行推导；最后，从电气化铁路和电力系统两方面，对降低和限制负序电流的常用方法的优缺点进行了分析。 本文应用Matlab6.5软件，对不同牵引变压器下电流不对称度，与两端牵引电流的关系进行仿真分析，推导出了电力机车的最佳运行方式；通过 Mallab6.5软件，对负序电流检测新方法进行仿真分析，证明了该检测方法的正确性；通过算例分析，证明了形成负序阻抗矩阵优化算法的高效性；通过浙赣线负序电流实测数据与计算值的对比分析，证明了负序电流计算方法的正确性；此外，还分析了降低和限制负序电流常用方法与措施的可行性及存在的局限性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1课题背景及意义

1.2目前研究现状

1.3本文主要工作

第2章 牵引系统中负序电流对电力系统的影响

2.1牵引供电系统概况

2.1.1牵引供电系统运行方式

2.1.2系统电源电压等级

2.1.3牵引变电所

2.1.4牵引负荷

2.2负序电流的特点

2.2.1波动性大

2.2.2污染整个公用电网

2.2.3与污染源的距离有关

2.2.4与容量有关

2.2.5仅在负序网络内流动

2.2.6与电网的运行方式有关

2.2.7与列车运行方式有关

2.2.8与牵引变压器接线方式有关

2.3负序电流对电力系统的影响

2.3.1负序电流对同步发电机的影响

2.3.2负序电流对异步电动机的影响

2.3.3负序电流对继电保护装置的影响

2.3.4负序电流对电力变压器的影响

2.3.5负序电流对输电线路的影响

2.4本章小结

第3章 牵引变电所负序电流的计算与分析

3.1单相牵引变电所

3.1.1纯单相牵引变电所

3.1.2 V/V接线牵引变电所

3.2Y/△-11接线牵引变压器

3.3平衡牵引变电所

3.3.1斯科特(Scott)牵引变压器

3.3.2阻抗匹配变压器

3.4牵引变压器综合性能分析

3.5本章小结

第4章 监视支路负序电流的计算与分析

4.1监视支路负序电流的计算方法及步骤

4.2负序电流分配系数的计算

4.3负序阻抗矩阵的计算

4.3.1节点阻抗矩阵的传统算法

4.3.2节点阻抗矩阵的改进算法

4.4元件负序阻抗参数的选取

4.4.1同步发电机单相负序模型

4.4.2变压器负序模型

4.4.3输电线路负序模型

4.4.4综合负荷模型

4.5电力系统负荷运行方式的选择

4.6软件设计

4.7算例分析

4.8本章小结

第5章 负序电流的检测方法

5.1传统ip、iq检测法

5.2改进ip、iq检测法

5.2.1基波负序电流的检测

5.2.2高次谐波负序电流的检测

5.3仿真比较

5.3.1传统ip、iq检测法

5.3.2改进ip、iq检测法

5.3.3理想情况下负序电流波形

5.4本章小结

第6章 负序电流的补偿方法

6.1补偿原理

6.2补偿导纳的计算

6.3本章小结

第7章 降低和限制负序电流的措施

7.1影响负序电流的因素

7.2限制电气化铁路负序的依据及标准

7.3降低与限制负序电流的措施

7.3.1提高电气化铁路自身的抗负序水平

7.3.2改善电力系统

7.4本章小结

第8章 结论与展望

8.1结论

8.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果