[发明专利]一种牵引变电所的同相供电综合补偿装置及其方法

权利要求书

1.一种牵引变电所的同相供电综合补偿装置，包括电气化铁路同相供电牵引变电所CSS内的牵引-补偿变压器TCT，牵引-补偿变压器TCT的原边共有两组绕组，记为第一原边绕组AB和第二原边绕组BC，且分别引出A、B、C三端子与三相高压母线HB相连，牵引-补偿变压器TCT的次边共有三组绕组，记为第一次边绕组ab、第二次边绕组a1b1和第三次边绕组b′c，其特征在于：牵引-补偿变压器TCT的第一原边绕组AB的匝数n与第二原边绕组BC的匝数m之间的关系为：n＝m；牵引-补偿变压器TCT的第一次边绕组ab为牵引端口，以第一次边绕组ab的a端子为基准，在绕组匝数的处以及处分别引出抽头d端子和抽头d1端子，第二次边绕组a1b1的a1端子与抽头d端子相连接，b1端子则与第三次边绕组b′c的b′端子相连接，所述第二次边绕组a1b1的匝数n′与第三次边绕组b′c的匝数m′之间的关系为：2n′＝m′；其中n、m、n′以及m′的取值均为大于1的正整数；所述第一次边绕组ab、第二次边绕组a1b1以及第三次边绕组b′c分别构成第一补偿端口的a端子和c端子，第二补偿端口c端子和d1端子以及第三补偿端口a端子和b1端子；综合补偿设备CCE中第一大功率开关器件SVG1的输入端、输出端分别与第一补偿端口的a端子和c端子相连，第二大功率开关器件SVG2的输入端、输出端分别与第二补偿端口的c端子和d1端子相连，第三大功率开关器件SVG3的输入端、输出端分别与第三补偿端口的a端子和b1端子相连；电压互感器VT、电流互感器CT和控制器CD构成综合补偿测控系统MCS，其中，电压互感器VT的原边并接于第一次边绕组ab之间，电流互感器CT的原边串接于第一次边绕组ab的a端子与牵引母线OCS之间，控制器CD的信号输入端分别与电压互感器VT、电流互感器CT的测量信号输出端相连，控制器CD的信号输出端与综合补偿设备CCE的控制端相连。

2.根据权利要求1所述一种牵引变电所的同相供电综合补偿装置，其特征在于：若牵引网供电方式为直接供电方式或为带回流线的直接供电方式，则所述牵引-补偿变压器TCT的第一次边绕组ab的a端子接至牵引母线OCS，b端子与钢轨R和大地相连接；若牵引网供电方式为AT供电方式，则所述牵引-补偿变压器TCT的第一次边绕组ab的a端子接至牵引母线OCS，b端子与负馈线F相连接。

3.一种牵引变电所的同相供电综合补偿方法，包括权利要求1所述的一种牵引变电所的同相供电综合补偿装置，其具体步骤为：

步骤一、以三相高压母线HB负序允许量S_ε和功率因数值μ为补偿目标；

步骤二、通过综合补偿测控系统MCS的控制器CD对电压互感器VT和电流互感器CT测量得到的电压和电流值进行计算，得出牵引负荷功率S_L和功率因数的值，并以此判断牵引负荷负序功率与负序允许量S_ε的关系，以及功率因数与目标功率因数值μ的关系，判断方式如下：

(1)当时，若投入综合补偿设备CCE对负序和无功进行综合补偿；若则综合补偿设备CCE仅对负序进行补偿；

(2)当时，若投入综合补偿设备CCE仅对无功进行补偿；若则综合补偿设备CCE处于待机状态。

4.根据权利要求3所述的一种牵引变电所的同相供电综合补偿方法，其特征在于：所述综合补偿设备CCE对负序和无功进行综合补偿时功率开关器件的工作时序为：当时，投入第一大功率开关器件SVG1、第二大功率开关器件SVG2以及第三大功率开关器件SVG3，为三端口补偿模式；当时，若则仅投入第三大功率开关器件SVG3，此时简化为单端口补偿模式，若则第一大功率开关器件SVG1、第二大功率开关器件SVG2以及第三大功率开关器件SVG3均处于待机状态。

5.根据权利要求4所述的一种牵引变电所的同相供电综合补偿方法，其特征在于：所述补偿模式的具体方案如下：

(1)当时，若则第一大功率开关器件SVG1、第二大功率开关器件SVG2以及第三大功率开关器件SVG3所发出的无功功率Q₁、Q₂和Q₃的大小分别为：其中K为无功补偿系数，取值范围为0＜K≤1，并由补偿后的功率因数所决定，当牵引负荷处于牵引工况时，Q₁为感性/容性、Q₂为容性/感性、Q₃为容性，当牵引负荷处于再生制动工况时，Q₁为容性/感性、Q₂为感性/容性、Q₃为感性，本模式为三端口补偿模式；

(2)当时，若则第一大功率开关器件SVG1、第二大功率开关器件SVG2以及第三大功率开关器件SVG3所发出的无功功率Q₁、Q₂和Q₃的大小分别为：当牵引负荷处于牵引工况时，Q₁、Q₂和Q₃分别为感性、容性和容性，当牵引负荷处于再生制动工况时，Q₁、Q₂和Q₃分别为容性、感性和感性，本模式为三端口补偿模式；

(3)当时，若则此时第一大功率开关器件SVG1和第二大功率开关器件SVG2处于待机状态，第三大功率开关器件SVG3所发出的无功功率Q₃的大小为：其中K为无功补偿系数，取值范围为0＜K≤1，并由补偿后的功率因数所决定，当牵引负荷处于牵引工况时，Q₃为容性，当牵引负荷处于再生制动工况时，Q₃为感性，本模式为单端口补偿模式；

(4)当时，若则此时第一大功率开关器件SVG1、第二大功率开关器件SVG2以及第三大功率开关器件SVG3均处于待机状态，牵引负荷产生的负序和无功均满足补偿目标。