電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法
2023-07-10 07:48:56 1
專利名稱：電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法
技術領域：
本發明涉及電氣化鐵路電能質量研究領域，尤其涉及一種電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法。
背景技術：
Electrical Transient Analyzer Program 簡稱 ETAP,是功能全面的綜合型電力及電氣分析計算軟體，能為發電、配電和工業電力電氣系統的規劃、設計、分析、計算、運行、模擬提供平臺。目前ETAP廣泛應用於全世界各行各業，包括冶金、工礦企業、石油、核電站。對電氣化鐵路注入電力系統的研究方法中，已有的大規模電網建模搭建模型複雜·難以實現，在基本潮流計算時調試難度大，難以收斂，且收斂後潮流結果不理想時，難以調試。
發明內容
本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法，用來在電氣化鐵路接入供電系統前評估其對電力系統電能質量的影響，指導電網規劃設計。它具有簡化了大規模電網建模的複雜性，克服了潮流計算及調試的困難，快捷有效的實現電氣化鐵路接入諧波仿真與研究的優點。為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案一種電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法，主要包含以下幾項工作步驟步驟一搭建ETAP電網模型，對ETAP電網模型以外的電網按照各自的規則等效成一個等效電網；等效方法為選擇等效電網的模式，確定等效電網的三相最小短路電流、單相最小短路電流及阻抗比X/R;步驟二 潮流計算及潮流計算結果比對首先對步驟一已搭建的ETAP電網模型進行潮流計算；然後將潮流計算結果與已有的規劃電網潮流計算結果進行比對，若結果比對誤差〈O. 5%，則進行步驟三；否則返回步驟一，按照報錯結果繼續調試ETAP電網模型；步驟三加入牽引站負荷，再次進行基本潮流計算所述基本潮流計算方法同步驟二 ；至此，所搭建ETAP電網模型調試完畢；步驟四運用諧波分析模塊，首先，進行三次及三的倍數次諧波計算；其次，對除三次及三的倍數次諧波以外的各次諧波進行計算；第三，對各次諧波進行諧波計算；在諧波計算的過程中，首先進行諧波計算設置；所述諧波計算設置中，需要分析案例信息屬性中設置最大迭代次數、精度、頻率掃描範圍、步長；畫圖屬性中選擇想要畫的圖形的設備；報警屬性頁中設置邊界限制；步驟五查看仿真結果。所述步驟一中的ETAP模型搭建主要有三種模型1，電網簡化為供電站及所帶負荷步驟(1-1):若某牽引變電站供電站直接電氣相連的變電站無牽引負荷時,在該牽引站供電站的最高電壓等級對外網等效，在ETAP模型中用等效電網表示；等效方法為確定該供電站最高電壓母線的三相最小短路電流、單相最小短路電流及阻抗比X/R，或確定該供電站最高電壓母線對外網的正序、負序、零序阻抗；等效方法為應用目前能進行此計算的軟體如已有的電力系統分析軟體PSASP、BPA，應用它們的短路計算功能及等效計算功能，得出等效點的三相最小短路電流、單相最小短路電流及阻抗比X/R或正序、負序、零序阻抗；所述外網是除本供電站以外的所有電網；步驟(1-2):在ETAP仿真環境中搭建要研究區域電網的電網模型，除步驟(1-1)等效電網外，至少還包括供電變壓器、牽引變壓器、輸電線路、供電變壓器所帶除電氣化鐵路負荷外的常規負荷、電氣化鐵路等效負荷；並輸入相應模型的參數、接地方式及供電變壓器聯結組別並根據實際電網結構一一連接；其中牽引變壓器用普通的雙繞組變壓器替代；步驟(1-3) :ETAP仿真環境中搭建電網模型具體方法為對供電變壓器模型，三繞組變壓器需確定供電變壓器額定值及變壓器一二側、一三側、二三阻抗百分比，及對應的阻 抗比X/R值；確定變壓器一次側、二次側、三次側接地方式；雙繞組變壓器需確定供電變壓器額定值及變壓器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比，及對應的阻抗比X/R值；確定變壓器一次側、二次側接地方式；對輸電線路模型,需確定輸電線路長度,輸電線路正序阻抗、零序阻抗及它們的單位；對供電變壓器所帶除電氣化鐵路負荷外的常規負荷，用等效負荷模型替代；對該等效負荷模型需確定接地方式並根據電網中實際負荷大小確定該負荷模型額定值及負荷類型；對電氣化鐵路等效負荷，用靜態負荷模型來表示，對該靜態負荷模型，需確定接地方式並根據電氣化鐵路設計的負荷大小確定該靜態負荷的額定值及負荷類型；模型2，電網簡化為供電站、相鄰變電站及各自所帶負荷步驟(1-1):若某牽引變電站供電站直接電氣相連的變電站有牽引負荷時，將該供電站A及相鄰供電站B及其各自所帶的牽引負荷同時搭建在ETAP電網模型中J*A、B以外的供電系統進行等效，等效方法同模型I中步驟(1-1)，在ETAP模型中用等效電網表示；步驟(1-2):在ETAP仿真環境中搭建要研究區域電網的電網模型，除步驟(1-1)等效電網外，至少還包括供電變壓器、牽引變壓器、輸電線路、供電變壓器所帶除電氣化鐵路負荷外的常規負荷、電氣化鐵路等效負荷；並輸入相應模型的參數、接地方式及供電變壓器聯結組別並根據實際電網結構一一連接；其中牽引變壓器用普通的雙繞組變壓器替代；步驟(1-3) :ETAP仿真環境中搭建電網模型具體方法為對供電變壓器模型，三繞組變壓器需確定供電變壓器額定值及變壓器一二側、一三側、二三阻抗百分比，及對應的阻抗比X/R值；確定變壓器一次側、二次側、三次側接地方式；雙繞組變壓器需確定供電變壓器額定值及變壓器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比，及對應的阻抗比X/R值；確定變壓器一次側、二次側接地方式；對輸電線路模型,需確定輸電線路長度,輸電線路正序阻抗、零序阻抗及它們的單位；對供電變壓器所帶除電氣化鐵路負荷外的常規負荷，用等效負荷模型替代；對該等效負荷模型需確定接地方式並根據電網中實際負荷大小確定該負荷模型額定值及負荷類型；對電氣化鐵路等效負荷，用靜態負荷模型來表示，對該靜態負荷模型，需確定接地方式並根據電氣化鐵路設計的負荷大小確定該靜態負荷的額定值及負荷類型；模型3，電網簡化為供電站、發電廠及各自所帶負荷步驟(1-1):若某牽引變電站供電站與發電廠有直接電氣聯繫或隔一個聯絡變電站與發電廠聯繫，將牽引變電站供電站、聯絡變電站、發電廠均保留在ETAP電網模型中；除此之外的供電系統進行等效；等效方法同模型I中步驟(1-1)，在ETAP模型中用等效電網表不;步驟(1-2):在ETAP仿真環境中搭建要研究區域電網的電網模型，除步驟(1-1)等效電網外，至少還包括發電機、供電變壓器、牽引變壓器、輸電線路、供電變壓器所帶除電氣化鐵路負荷外的常規負荷、電氣化鐵路等效負荷；並輸入相應模型的參數、接地方式及供電變壓器聯結組別並根據實際電網結構一一連接；其中牽引變壓器用普通的雙繞組變壓器替代；步驟(1-3) :ETAP仿真環境中搭建電網模型具體方法為對發電機模型，需確定發電機運行模式，確定額定值、發電類型、阻抗值；對供電變壓器模型，三繞組變壓 器需確定供電變壓器額定值及變壓器一二側、一三側、二三阻抗百分比，及對應的阻抗比X/R值；確定變壓器一次側、二次側、三次側接地方式；雙繞組變壓器需確定供電變壓器額定值及變壓器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比，及對應的阻抗比X/R值；確定變壓器一次側、二次側接地方式；對輸電線路模型，需確定輸電線路長度，輸電線路正序阻抗、零序阻抗及它們的單位；對供電變壓器所帶除電氣化鐵路負荷外的常規負荷，用等效負荷模型替代；對該等效負荷模型需確定接地方式並根據電網中實際負荷大小確定該負荷模型額定值及負荷類型；對電氣化鐵路等效負荷，用靜態負荷模型來表示，對該靜態負荷模型，需確定接地方式並根據電氣化鐵路設計的負荷大小確定該靜態負荷的額定值及負荷類型。所述步驟二的潮流計算，首先需要編輯潮流分析案例，進行潮流計算設置分析案例信息屬性頁中設置潮流計算方法、最大迭代次數和精度；所述步驟二中的實際電網潮流計算結果參考電網規劃數據。所述步驟四，諧波分析過程分為以下三個步驟步驟(4-1)，建立牽引變壓器諧波計算模型；判斷電氣化鐵路機車產生的具備零序性質的三次及三的倍數次諧波能否傳遞到牽引變壓器高壓側，如果能就應用ETAP建模仿真電氣化鐵路注入電力系統的三次及三的倍數次諧波；步驟(4-2)，應用ETAP建模仿真電氣化鐵路注入電力系統的除三次及三的倍數次諧波以外的各次諧波；步驟(4-3)，應用ETAP建模仿真電氣化鐵路注入電力系統的各次諧波。根據所述步驟(4-1)中的V/V接線牽引變壓器諧波計算模型，推導出零序電流的值為零；同一個牽引站兩供電臂中各次諧波含量大小、相位均不同，且牽引變壓器接線方式為不對稱接線，所以零序電流的值為零代表電氣化鐵路機車產生的具備零序性質的三次及三的倍數次諧波能傳遞到牽引變壓器高壓側。所述步驟(4-1)，應用ETAP建模仿真電氣化鐵路注入電力系統的三次及三的倍數次諧波，主要包含以下幾步步驟(4-1-1)，在ETAP軟體中，編輯設備庫中諧波資料庫，建立要研究的含三次及三的倍數次諧波的諧波設備電氣化鐵路機車，根據實際電氣化鐵路運行特點確定電氣化鐵路機車的三次及三的倍數次諧波佔基波含量的百分比及角度；步驟(4-1-2)，應用ETAP軟體中牽引變壓器下接入「靜態負荷」並將「靜態負荷」命名為「電氣化鐵路等效靜態負荷」，在標籤「諧波」頁面中添加已建好的要研究的含有三次及三的倍數次諧波的諧波設備電氣化鐵路機車；在標籤「負荷」頁面中將接地方式設置為星形接地；步驟(4-1-3)，ETAP仿真環境中牽引變壓器標籤「接地」所示的頁面中，需將一次側及二次側均選為星形接地方式或星形以接近於O的電阻、電抗接地方式；若任何一側選擇不接地，將會造成電氣化鐵路注入電力系統三次諧波仿真結果為O的錯誤；若任何一側選擇三角形接法，也會造成電氣化鐵路注入電力系統三次諧波仿真結果為O的錯誤。所述步驟(4-2)，主要包含以下幾步步驟(4-2-1)，在ETAP軟體中，編輯設備庫中諧波資料庫，建立要研究的含除三次及三的倍數次諧波的諧波設備電氣化鐵路機車，根據實際電氣化鐵路運行特點確定電氣化鐵路機車除三次及三的倍數次之外的諧波佔基波含量的百分比及角度；步驟(4-2-2)，應用ETAP軟體中牽引變壓器下接入「靜態負荷」並將「靜態負荷」命名為「電氣化鐵路等效靜態負荷」，在標籤「諧波」頁面中添加已建好的要研究的含有除三·次及三的倍數次諧波的諧波設備電氣化鐵路機車；在標籤「負荷」頁面中將接地方式設置為星形接地；步驟(4-2-3)，ETAP仿真環境中牽引變壓器標籤「接地」所示的頁面中，一次側及二次側選擇星形接地方式，也能選擇三角形接地方式，不影響仿真後得到的電氣化鐵路注入系統中的各次諧波電流、諧波電壓含量。所述步驟(4-3)，主要包含以下幾步步驟(4-3-1)，在ETAP軟體中，編輯設備庫中諧波資料庫，建立要研究的含各次諧波的諧波設備電氣化鐵路機車，根據實際電氣化鐵路運行特點確定電氣化鐵路機車各次諧波佔基波含量的百分比及角度；步驟(4-3-2)，應用ETAP軟體中牽引變壓器下接入「靜態負荷」並將「靜態負荷」命名為「電氣化鐵路等效靜態負荷」，在標籤「諧波」頁面中添加已建好的要研究的含有各次諧波的諧波設備電氣化鐵路機車；在標籤「負荷」頁面中將接地方式設置為星形接地；步驟(4-3-3)，ETAP仿真環境中牽引變壓器標籤「接地」所示的頁面中，需將一次側及二次側均選為星形接地方式或星形以接近於O的電阻、電抗接地方式；若任何一側選擇不接地，將會造成電氣化鐵路注入電力系統三次諧波仿真結果為O的錯誤；若任何一側選擇三角形接法，也會造成電氣化鐵路注入電力系統三次諧波仿真結果為O的錯誤；其餘各次諧波大小不受牽引變壓器接地方式的影響。所述步驟五，查看報告管理器生成的ETAP報告中所列電氣化鐵路注入公共連接母線的各次諧波電壓及諧波電流；為分析電氣化鐵路接入電力系統造成的電能質量問題提供依據。本發明的有益效果簡化了大規模電網建模的複雜性，克服了潮流計算及調試的困難，快捷有效的實現電氣化鐵路接入諧波仿真與研究。用來在電氣化鐵路接入供電系統前評估其對電力系統電能質量的影響，指導電網規劃設計。
圖I為本發明的整體流程圖；圖2為V/V接線牽引變壓器諧波計算模型；
圖3為V/V接線牽引變壓器電壓、電流相量關係圖；圖4為德大電氣化鐵路楊治牽引站注入電力系統諧波ETAP仿真圖；圖5為德大電氣化鐵路洛王牽引站注入電力系統諧波ETAP仿真圖。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。如圖I所示，本發明的整體流程圖；一種電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法，主要包含以下幾項工作步驟步驟一搭建ETAP電網模型，對ETAP模型以外的電網按照各自的規則等效成一個等效電網；等效方法為選擇等效電網的模式，確定等效電網的三相最小短路電流、單相最小短路電流及阻抗比X/R。 步驟二 潮流計算及潮流計算結果比對首先對步驟一已搭建的ETAP電網模型進行潮流計算；然後將潮流計算結果與已有的規劃電網潮流計算結果進行比對，若結果比對誤差〈O. 5%，則進行步驟三；否則返回步驟一，按照報錯結果繼續調試ETAP電網模型；步驟三加入牽引站負荷，再次進行基本潮流計算基本潮流計算方法同步驟二 ；至此，所搭建ETAP電網模型調試完畢；步驟四運用諧波分析模塊，首先，進行三次及三的倍數次諧波計算；其次，對除三次及三的倍數次諧波以外的各次諧波進行計算；第三，對其餘各次諧波進行諧波計算；在諧波計算的過程中，首先進行諧波計算設置；諧波計算設置中，需要分析案例信息屬性中設置最大迭代次數、精度、頻率掃描範圍、步長；畫圖屬性中選擇想要畫的圖形的設備；報警屬性頁中設置邊界限制；步驟五查看仿真結果。如圖2所示，V/V接線牽引變壓器諧波計算模型。如圖3所示，V/V接線牽引變壓器電壓、電流相量關係圖。設為基準，根據圖3，則有L = /；VZ0 /1 = Ia,
人厶=士4.Zc =~〔4 + he )其中K-牽引變壓器的變比Ibc N J:-牽引變壓器左、右供電臂供電電流Z4—牽弓I站供電線路A相電流/:一牽弓I站供電線路B相電流—牽弓I站供電線路C相電流
權利要求
1.一種電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法，其特徵是，主要包含以下幾項工作步驟 步驟一搭建ETAP電網模型，對ETAP電網模型以外的電網按照各自的規則等效成一個等效電網；等效方法為選擇等效電網的模式，確定等效電網的三相最小短路電流、單相最小短路電流及阻抗比X/R; 步驟二 潮流計算及潮流計算結果比對首先對步驟一已搭建的ETAP電網模型進行潮流計算；然後將潮流計算結果與已有的規劃電網潮流計算結果進行比對，若結果比對誤差(O. 5%，則進行步驟三；否則返回步驟一，按照報錯結果繼續調試ETAP電網模型； 步驟三加入牽引站負荷，再次進行基本潮流計算所述基本潮流計算方法同步驟二 ；至此，所搭建ETAP電網模型調試完畢； 步驟四運用諧波分析模塊，首先，進行三次及三的倍數次諧波計算；其次，對除三次及三的倍數次諧波以外的各次諧波進行計算；第三，對各次諧波進行諧波計算；在諧波計算的過程中，首先進行諧波計算設置；所述諧波計算設置中，需要分析案例信息屬性中設置最大迭代次數、精度、頻率掃描範圍、步長；畫圖屬性中選擇想要畫的圖形的設備；報警屬性頁中設置邊界限制； 步驟五查看仿真結果。
2.如權利要求I所述的一種電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法，其特徵是，所述步驟一中的ETAP模型搭建主要有三種 模型1，電網簡化為供電站及所帶負荷 步驟(1-1):若某牽引變電站供電站直接電氣相連的變電站無牽引負荷時，在該牽引站供電站的最高電壓等級對外網等效，在ETAP模型中用等效電網表示；等效方法為確定該供電站最高電壓母線的三相最小短路電流、單相最小短路電流及阻抗比X/R，或確定該供電站最高電壓母線對外網的正序、負序、零序阻抗；等效方法通過電力系統分析軟體PSASP或BPA來實現，應用它們的短路計算功能及等效計算功能，得出等效點的三相最小短路電流、單相最小短路電流及阻抗比X/R或正序、負序、零序阻抗；所述外網是除本供電站以外的所有電網； 步驟(1-2):在ETAP仿真環境中搭建要研究區域電網的電網模型，除步驟(1-1)等效電網外，至少還包括供電變壓器、牽引變壓器、輸電線路、供電變壓器所帶除電氣化鐵路負荷外的常規負荷、電氣化鐵路等效負荷；並輸入相應模型的參數、接地方式及供電變壓器聯結組別並根據實際電網結構一一連接；其中牽引變壓器用普通的雙繞組變壓器替代； 步驟(1-3) :ETAP仿真環境中搭建電網模型具體方法為對供電變壓器模型，三繞組變壓器需確定供電變壓器額定值及變壓器一二側、一三側、二三阻抗百分比，及對應的阻抗比X/R值；確定變壓器一次側、二次側、三次側接地方式；雙繞組變壓器需確定供電變壓器額定值及變壓器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比，及對應的阻抗比X/R值；確定變壓器一次側、二次側接地方式；對輸電線路模型,需確定輸電線路長度,輸電線路正序阻抗、零序阻抗及它們的單位；對供電變壓器所帶除電氣化鐵路負荷外的常規負荷，用等效負荷模型替代；對該等效負荷模型需確定接地方式並根據電網中實際負荷大小確定該負荷模型額定值及負荷類型；對電氣化鐵路等效負荷，用靜態負荷模型來表示，對該靜態負荷模型，需確定接地方式並根據電氣化鐵路設計的負荷大小確定該靜態負荷的額定值及負荷類型；模型2，電網簡化為供電站、相鄰變電站及各自所帶負荷 步驟(1-1):若某牽引變電站供電站直接電氣相連的變電站有牽引負荷時，將該供電站A及相鄰供電站B及其各自所帶的牽引負荷同時搭建在ETAP電網模型中以外的供電系統進行等效，等效方法同模型I中步驟(1-1)，在ETAP模型中用等效電網表示； 步驟(1-2):在ETAP仿真環境中搭建要研究區域電網的電網模型，除步驟(1-1)等效電網外，至少還包括供電變壓器、牽引變壓器、輸電線路、供電變壓器所帶除電氣化鐵路負荷外的常規負荷、電氣化鐵路等效負荷；並輸入相應模型的參數、接地方式及供電變壓器聯結組別並根據實際電網結構一一連接；其中牽引變壓器用普通的雙繞組變壓器替代； 步驟(1-3) :ETAP仿真環境中搭建電網模型具體方法為對供電變壓器模型，三繞組變壓器需確定供電變壓器額定值及變壓器一二側、一三側、二三阻抗百分比，及對應的阻抗比X/R值；確定變壓器一次側、二次側、三次側接地方式；雙繞組變壓器需確定供電變壓器額定值及變壓器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比，及對應的阻抗比X/R值；確定變壓器一次偵U、二次側接地方式；對輸電線路模型,需確定輸電線路長度,輸電線路正序阻抗、零序阻抗及它們的單位；對供電變壓器所帶除電氣化鐵路負荷外的常規負荷，用等效負荷模型替代；對該等效負荷模型需確定接地方式並根據電網中實際負荷大小確定該負荷模型額定值及負荷類型；對電氣化鐵路等效負荷，用靜態負荷模型來表示，對該靜態負荷模型，需確定接地方式並根據電氣化鐵路設計的負荷大小確定該靜態負荷的額定值及負荷類型； 模型3，電網簡化為供電站、發電廠及各自所帶負荷 步驟(1-1):若某牽引變電站供電站與發電廠有直接電氣聯繫或隔一個聯絡變電站與發電廠聯繫，將牽引變電站供電站、聯絡變電站、發電廠均保留在ETAP電網模型中；除此之外的供電系統進行等效；等效方法同模型I中步驟(1-1)，在ETAP模型中用等效電網表示；步驟(1-2):在ETAP仿真環境中搭建要研究區域電網的電網模型，除步驟(1-1)等效電網外，至少還包括發電機、供電變壓器、牽引變壓器、輸電線路、供電變壓器所帶除電氣化鐵路負荷外的常規負荷、電氣化鐵路等效負荷；並輸入相應模型的參數、接地方式及供電變壓器聯結組別並根據實際電網結構一一連接；其中牽引變壓器用普通的雙繞組變壓器替代；步驟(1-3) :ETAP仿真環境中搭建電網模型具體方法為對發電機模型，需確定發電機運行模式，確定額定值、發電類型、阻抗值；對供電變壓器模型，三繞組變壓器需確定供電變壓器額定值及變壓器一二側、一三側、二三阻抗百分比，及對應的阻抗比X/R值；確定變壓器一次側、二次側、三次側接地方式；雙繞組變壓器需確定供電變壓器額定值及變壓器正序阻抗百分比、零序阻抗百分比，及對應的阻抗比X/R值；確定變壓器一次側、二次側接地方式；對輸電線路模型，需確定輸電線路長度，輸電線路正序阻抗、零序阻抗及它們的單位；對供電變壓器所帶除電氣化鐵路負荷外的常規負荷，用等效負荷模型替代；對該等效負荷模型需確定接地方式並根據電網中實際負荷大小確定該負荷模型額定值及負荷類型；對電氣化鐵路等效負荷，用靜態負荷模型來表示，對該靜態負荷模型，需確定接地方式並根據電氣化鐵路設計的負荷大小確定該靜態負荷的額定值及負荷類型。
3.如權利要求I所述的一種電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法，其特徵是，所述步驟二的潮流計算，首先需要編輯潮流分析案例，進行潮流計算設置分析案例信息屬性頁中設置潮流計算方法、最大迭代次數和精度；所述步驟二中的實際電網潮流計算結果參考電網規劃數據。
4.如權利要求I所述的一種電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法，其特徵是，所述步驟四，諧波分析過程分為以下三個步驟 步驟(4-1)，建立牽引變壓器諧波計算模型；判斷電氣化鐵路機車產生的具備零序性質的三次及三的倍數次諧波能否傳遞到牽引變壓器高壓側，如果能就應用ETAP建模仿真電氣化鐵路注入 電力系統的三次及三的倍數次諧波； 步驟(4-2)，應用ETAP建模仿真電氣化鐵路注入電力系統的除三次及三的倍數次諧波以外的各次諧波； 步驟(4-3)，應用ETAP建模仿真電氣化鐵路注入電力系統的各次諧波。
5.如權利要求4所述的一種電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法，其特徵是，根據所述步驟(4-1)中的V/V接線牽引變壓器諧波計算模型，推導出零序電流的值為零； 同一個牽引站兩供電臂中各次諧波含量大小、相位均不同，且牽引變壓器接線方式為不對稱接線，所以零序電流的值為零代表電氣化鐵路機車產生的具備零序性質的三次及三的倍數次諧波能傳遞到牽弓I變壓器高壓側。
6.如權利要求4所述的一種電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法，其特徵是，所述步驟(4-1)，應用ETAP建模仿真電氣化鐵路注入電力系統的三次及三的倍數次諧波，主要包含以下幾步 步驟(4-1-1 )，在ETAP軟體中，編輯設備庫中諧波資料庫，建立要研究的含三次及三的倍數次諧波的諧波設備電氣化鐵路機車，根據實際電氣化鐵路運行特點確定電氣化鐵路機車的三次及三的倍數次諧波佔基波含量的百分比及角度； 步驟(4-1-2)，應用ETAP軟體中牽引變壓器下接入「靜態負荷」並將「靜態負荷」命名為「電氣化鐵路等效靜態負荷」，在標籤「諧波」頁面中添加已建好的要研究的含有三次及三的倍數次諧波的諧波設備電氣化鐵路機車；在標籤「負荷」頁面中將接地方式設置為星形接地； 步驟(4-1-3)，ETAP仿真環境中牽引變壓器標籤「接地」所示的頁面中，需將一次側及二次側均選為星形接地方式或星形以接近於O的電阻、電抗接地方式；若任何一側選擇不接地，將會造成電氣化鐵路注入電力系統三次諧波仿真結果為O的錯誤；若任何一側選擇三角形接法，也會造成電氣化鐵路注入電力系統三次諧波仿真結果為O的錯誤。
7.如權利要求4所述的一種電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法，其特徵是，所述步驟(4-2)，主要包含以下幾步 步驟(4-2-1)，在ETAP軟體中，編輯設備庫中諧波資料庫，建立要研究的含除三次及三的倍數次諧波的諧波設備電氣化鐵路機車，根據實際電氣化鐵路運行特點確定電氣化鐵路機車除三次及三的倍數次之外的諧波佔基波含量的百分比及角度； 步驟(4-2-2)，應用ETAP軟體中牽引變壓器下接入「靜態負荷」並將「靜態負荷」命名為「電氣化鐵路等效靜態負荷」，在標籤「諧波」頁面中添加已建好的要研究的含有除三次及三的倍數次諧波的諧波設備電氣化鐵路機車；在標籤「負荷」頁面中將接地方式設置為星形接地； 步驟(4-2-3)，ETAP仿真環境中牽引變壓器標籤「接地」所示的頁面中，一次側及二次側選擇星形接地方式，也能選擇三角形接地方式，不影響仿真後得到的電氣化鐵路注入系統中的各次諧波電流、諧波電壓含量。
8.如權利要求4所述的一種電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法，其特徵是，所述步驟(4-3)，主要包含以下幾步 步驟(4-3-1)，在ETAP軟體中，編輯設備庫中諧波資料庫，建立要研究的含各次諧波的諧波設備電氣化鐵路機車，根據實際電氣化鐵路運行特點確定電氣化鐵路機車各次諧波佔基波含量的百分比及角度； 步驟(4-3-2)，應用ETAP軟體中牽引變壓器下接入「靜態負荷」並將「靜態負荷」命名為「電氣化鐵路等效靜態負荷」，在標籤「諧波」頁面中添加已建好的要研究的含有各次諧波的諧波設備電氣化鐵路機車；在標籤「負荷」頁面中將接地方式設置為星形接地； 步驟(4-3-3)，ETAP仿真環境中牽引變壓器標籤「接地」所示的頁面中，需將一次側及二次側均選為星形接地方式或星形以接近於O的電阻、電抗接地方式；若任何一側選擇不接地，將會造成電氣化鐵路注入電力系統三次諧波仿真結果為O的錯誤；若任何一側選擇三角形接法，也會造成電氣化鐵路注入電力系統三次諧波仿真結果為O的錯誤；其餘各次諧波大小不受牽引變壓器接地方式的影響。
9.如權利要求I所述的一種電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法，其特徵是，所述步驟五，查看報告管理器生成的ETAP報告中所列電氣化鐵路注入公共連接母線的各次諧波電壓及諧波電流；為分析電氣化鐵路接入電力系統造成的電能質量問題提供依據。
全文摘要
本發明公開了電氣化鐵路注入電力系統諧波的仿真方法，包括以下工作步驟(1)搭建ETAP電網模型；(2)應用ETAP建模仿真電氣化鐵路注入電力系統的三次及三的倍數次諧波；(3)應用ETAP建模仿真電氣化鐵路注入電力系統的除三次及三的倍數次諧波以外的各次諧波；(4)應用ETAP建模仿真電氣化鐵路注入電力系統的各次諧波；簡化了大規模電網建模的複雜性，克服了潮流計算及調試的困難，快捷有效的實現電氣化鐵路接入諧波仿真與研究。用來在電氣化鐵路接入供電系統前評估其對電力系統電能質量的影響，指導電網規劃設計。
文檔編號H02J3/01GK102904254SQ201210387250
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月13日 優先權日2012年10月13日
發明者張青青, 張高峰, 王慶玉, 付燕榮 申請人:山東電力集團公司電力科學研究院, 國家電網公司