牵引负荷谐波和负序电流对电网运行影响研究

电气化铁路以其高速，重载，污染小，节约能源等优点在我国迅速发展，给国民经济带来了巨大的经济效益。电气化铁路本身不带能源，需要从电网获取工频能量。因其是不对称、非线性负荷，所以在与网侧交换功率的同时，电气化铁路要向电网反送谐波及负序电流。随着电力机车功率越来越大，这将势必影响到电力系统的安全稳定运行。 论文主要研究牵引负荷谐波电流和负序电流对电网运行的影响，主要工作和研究成果如下： 本文基于三座110kV牵引变电站的实测数据，分析了机车在不同的牵引工况下的谐波及负序特性，指出牵引工况是决定牵引负荷谐波和负序水平的主要因素，而机车的牵引工况直接反应的就是机车与供电系统的功率交换。在此分析基础上利用总体测辨的建模方法，建立了将机车与网侧系统交换的三相基波有功功率、无功功率作为激励，谐波及负序电流的实部和虚部作为响应的负序电流源模型和谐波电流源模型。考虑到网侧电压波动在一定范围内，选择多项式模型结构来描述其谐波及负序特性。 以现场实测数据的模型参数辨识结果为依据，在对大量实测样本及其辨识结果进行分类与综合的基础上，确定了牵引负荷的不同运行方式、不同牵引工况及其负荷水平下的谐波与负序电流源模型的推荐参数。然后从最大相对误差，相关系数，平均离差值三个指标论证了本文所建的谐波和负序源模型是真正反映了牵引负荷谐波及负序本质特性的有效模型。 在分析电力系统分析综合程序（PSASP）的用户自定义模型（UDM）的功能和特点的基础上，阐述了用户自定义模型接口的实现方法，实现了牵引负荷的谐波电流源和负序电流源模型与PSASP谐波仿真分析模块的接口；以EPRI-36节点系统为背景，仿真计算验证了接口的正确性，并进而介绍了谐波负序电流在电力系统分析综合程序中的计算流程。 最后以湖南某地区电网为背景，通过对牵引负荷在不同运行方式、不同负荷水平及不同牵引工况下的大量仿真计算，系统定量地分析了牵引负荷谐波电流和负序电流对发电机、变压器、电动机、线路、继电保护等方面的影响，并得出相关分析结论。同时给出了一些谐波电流和负序电流改善的措施。