牵引负荷谐波负序在电力系统中分布计算的研究

随着电气化铁路的建设速度不断加快,我国电气化铁路营业里程逐年增加,成为了世界第二大电气化铁路国家。铁道电气化牵引以其高速、重载、节约一次能源和环境污染轻等优点而被越来越广泛地应用在现代铁路运输中。然而,铁路电力机车牵引负荷为波动性很大的大功率单相整流负荷,在电力系统中会产生的大量谐波和负序分量,如不采取措施治理,将对电网的电压质量和电力系统的安全经济运行造成严重的威胁。在这种情况下对电力系统不对称负荷特别是电牵引负荷在系统中的分布计算就具有越来越重要的意义。 本文在不对称负荷在电力系统中的分布计算中采用了相坐标分析法。在总结前人经验的基础之上分析研究了电牵引负荷负序和谐波在电力系统中分布计算的问题。阐述了含电牵引负荷电力系统三相基波潮流计算与负序分布计算的关系,指出了谐波潮流计算应该采用基于电流注入技术的平均有效值算法;给出了电力系统元件和牵引供电系统元件的三相基波和谐波模型;针对三相电力系统难以利用传统的支路追加法形成系统三相节点导纳阵的问题,从三相系统节点导纳矩阵的定义出发,提出了一种方便于计算机形成系统三相节点导纳阵的方法。同时给出了形成三相系统雅可比矩阵的方法;研究了谐波分布的动态计算和仿真方法以及谐波水平计算方法;在既有成果的基础上,开发了一套主要应用于电牵引负荷负序和谐波计算的软件,给出了该软件的功能和结构,并利用所开发的计算程序对一较大规模的实际电网进行了负序、谐波分布计算,统计了电网中各公共连接点和牵引变电站的负序电压和谐波电压分布情况。计算结果表明,本文所提出的模型和算法是可行有效的。