[发明专利]双线电铁中牵引变电站的负荷电压波动频度计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种牵引变电站的负荷电压波动频度计算方法，属于电气化铁路防护领域。

背景技术

牵引变电站是电力牵引的专用变电站，牵引变电站根据电力机车对电流和电压的要求将区域电力系统输送来的电能转化为适用于电力牵引的电能，并通过沿铁路线上空架设的接触网为电力机车供电。

电力机车是单相大功率整流负荷，其运行过程中产生的大量谐波和负序分量会对电网造成不良影响，进而波及电网内的其他用电单位。由于电力机车沿铁路线移动用电，因此其对电网的危害远大于非移动的谐波源单位。另一方面，由于电气化铁路铁道条件多变，电力机车在行进过程中遇到的阻力也不断变化，列车需要频繁地启动、加速、惰行、制动，这将造成牵引负荷剧烈地波动，并产生较大的冲击电流。牵引负荷的大幅波动会导致牵引变电站处的电压波动，进而严重影响与该牵引变电站同网的其他用电单位的用电质量，可能导致巨大的经济损失。

目前我国主要采用SS7、SS9和SS4型号的电力机车，其额定牵引功率分别为3200kW、4800kW和6400kW。最新生产的HXD1、HXD2和HXD3等型号的和谐系列大功率交流传动机车，其额定牵引功率更是高达7200kW～10000kW。该和谐系列机车可通过PMW控制使电网侧电流波动逼近正弦波，且电流与电压的相位基本同步，因此这种交直交型电力机车的电流谐波含量小，功率因数高。但由于牵引功率的大幅提高，该和谐系列机车合闸瞬间由于内部变压器励磁涌流作用而产生的冲击电流更大，对电网系统公共连接点造成的电压波动影响也更为严重。

根据国家标准《电能质量电压波动和闪变》(GB/T 12326－2008)的规定，任何一个波动负荷用户在电力系统公共连接点产生的电压变动，其限值和电压变动频度、电压等级有关。因此，铁路电力部门需要对电力列车引起的电压波动进行监控，以保证牵引变电站处的电压波动符合国家标准。然而，现有牵引变电站负荷电压波动频度的计算依赖于人工观察相关电力设备的运行工况并对电压波动进行计数的方式来实现，步骤复杂，效率较低。

发明内容

本发明为了解决现有牵引变电站负荷电压波动频度的计算方式步骤复杂，效率低的问题，提出了一种双线电铁中牵引变电站的负荷电压波动频度计算方法。

本发明所述的双线电铁中牵引变电站的负荷电压波动频度计算方法包括：

步骤一、计算同时在供电臂上上行的列车的数量N；

步骤二、计算上行列车在N个列车追踪时间间隔内产生的电压波动次数M₁；

步骤三、计算下行列车在N个列车追踪时间间隔内产生的电压波动次数M₂；

步骤四、根据公式(1)计算负荷电压波动频度F：

F＝(M₁+M₂)/NT (1)

其中，T为列车追踪时间间隔。

进一步的是，所述步骤一包括：

步骤A、根据公式(2)计算单列上行列车驶过供电臂所需的时间T₁：

T₁＝(S₁+S₂)/v₁ (2)

所述供电臂包括第一供电臂和第二供电臂，第一供电臂和第一供电臂沿上行列车的运行方向依次设置，S₁和S₂分别为第一供电臂和第二供电臂的长度，v₁为列车运行速度；

步骤B、根据公式(3)计算同时在供电臂上上行的列车的数量N：

N＝fix(T₁/T) (3)。

进一步的是，所述步骤二根据公式(4)计算上行列车在N个列车追踪时间间隔内产生的电压波动次数M₁：

M₁＝sum(V_上(1：N))+2 (4)

其中，V_上(1)为第一列上行列车在N个列车追踪时间间隔内产生的电压波动次数，V_上(N)为第N列上行列车在N个列车追踪时间间隔内产生的电压波动次数；

sum(V_上(1：N))＝V_上(1)+V_上(2)+……+V_上(N-1)+V_上(N)；

第X列上行列车在N个列车追踪时间间隔内运行的距离d_XN＝(N+X-1)v₁T，X∈[1,N]；