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专利号: 2020105408099
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种同相牵引变电所的综合补偿装置,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的次边共有两组绕组,记为第一次边绕组ab和第二次边绕组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且第二次边绕组b′c的匝数为n′;牵引‑补偿变压器TCT的第一次边绕组ab为牵引端口,第一次边绕组ab中设有两个抽头,分别为抽头d端子和抽头b1端子,以第一次边绕组ab的a端子为基准,在绕组匝数的2n′以及3n′处分别引出抽头d端子和抽头b1端子,称为第一引出方式;或者以第一次边绕组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b1端子,称为第二引出方式;无论以第一引出方式或者第二引出方式引出的抽头d端子,得选其一与第二次边绕组b′c的b′端子相连接;其中n、m以及n′的取值均为大于1的正整数;所述第一次边绕组ab和第二次边绕组b′c分别构成第一补偿端口的a端子和c端子,第二补偿端口的c端子和b1端子以及第三补偿端口的a端子和d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b1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d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所述的一种同相牵引变电所的综合补偿装置,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。

3.一种同相牵引变电所的综合补偿方法,包括权利要求1所述的一种同相牵引变电所的综合补偿装置,其具体步骤为:步骤一、以三相高压母线HB负序允许量Sε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SL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Sε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 则投入综合补偿设备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 则投入综合补偿设备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所述的一种同相牵引变电所的综合补偿方法,其特征在于:所述牵引‑补偿变压器TCT的第一次边绕组上的抽头d端子和抽头b1端子为第一引出方式时,综合补偿设备CCE中功率开关器件的工作时序为:当 时,若 则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,若 则仅投入第一大功率开关器件SVG1和第二大功率开关器件SVG2,简化为双端口补偿模式;当 时,若 则仅投入第三大功率开关器件SVG3,进一步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;所述牵引‑补偿变压器TCT的第一次边绕组上的抽头d端子和抽头b1端子为第二引出方式时,综合补偿设备CCE中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所述的一种同相牵引变电所的综合补偿方法,其特征在于:所述补偿模式的具体方案如下:(1)当 且 时,所述牵引‑补偿变压器TCT的第一次边绕组上的抽头d

端子和抽头b1端子若为第一引出方式,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/感性,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/容性,本模式为三端口补偿模式;所述牵引‑补偿变压器TCT的第一次边绕组上的抽头d端子和抽头b1端子若为第二引出方式,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 且 时,所述牵引‑补偿变压器TCT的第一次边绕组上的抽头d

端子和抽头b1端子若为第一引出方式,则第一大功率开关器件SVG1和第二大功率开关器件SVG2所发出的 无功功率Q1 和Q2的大 小分 别为 :此时第三大功率开关器件SVG3处于待机状态,当牵引负荷处于

牵引工况时,Q1和Q2分别为感性和容性,当牵引负荷处于再生制动工况时,Q1和Q2分别为容性和感性,本模式为双端口补偿模式;所述牵引‑补偿变压器TCT的第一次边绕组上的抽头d端子和抽头b1端子若为第二引出方式,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 且 时,所述牵引‑补偿变压器TCT的第一次边绕组上的抽头d

端子和抽头b1端子无论为第一引出方式或第二引出方式,则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 且 时,所述牵引‑补偿变压器TCT的第一次边绕组上的抽头d

端子和抽头b1端子无论为第一引出方式或第二引出方式,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,牵引负荷产生的负序和无功均满足补偿目标。