CN112310975A - 基于能馈监控平台的地铁能馈装置用作无功补偿的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于能馈监控平台的地铁能馈装置用作无功补偿的方法，再生能馈监控平台对全线各再生能馈装置进行状态监控、下发控制参数及运行模式的控制功能；再生能馈装置：根据预设的时间或者再生能馈监控平台下发的参数，将再生能馈装置的运行模式由双向变流模式或逆变回馈模式切换为无功补偿模式。监控平台实时监测全线再生能馈在线正常运行的数量M，并将Qt均分至各在线运行的能馈装置，再生能馈装置总数量为N。各在线正常运行能馈装置需补充的无功功率Q1=Qt/M。本发明采用本方案后，再生能馈装置可以充分发挥其夜间空载的功能，用来补偿线路中的无功电流，进而可取代主所SVG的功能，实现提高变电主所功率因数的目的。

Description

基于能馈监控平台的地铁能馈装置用作无功补偿的方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术及地铁能馈控制领域，具体涉及一种基于能馈监控平台的地铁能馈装置用作无功补偿的方法。
背景技术
随着城市轨道交通的发展，目前国内地铁牵引供电系统大都从传统的采用整流机组+制动电阻模式逐步推广应用整流机组+再生制动能量回馈装置模式来实现牵引供电系统降低能耗的目的。同时，目前在牵引变电主所设置中压无功补偿装置来解决牵引供电网存在的功率因数问题。因此城轨牵引供电系统组成主要由整流机组+再生能馈装置+中压无功补偿装置+车载制动电阻等设备组成，整个系统组合起来占地面积大，各个装置功能独立，控制系统复杂。
再生能馈装置用来吸收刹车时的再生制动能量，目前在国内地铁牵引供电系统中已越来越多，且方案成熟稳定。对于其牵引供电功能，即双向变流作用，目前也处在研究和挂网阶段。不过采用再生能馈装置用作线路中的无功补偿功能，以抵消夜间线缆中的容性无功功率，提高供电系统的可靠性，目前很少有文献提及。并且利用再生能馈装置补偿系统无功，取消主所SVG设备，可减少较多的设备投资，初步统计主所SVG的投入成本与全线再生能馈装置的投入成本相对，因此主所SVG取消带来的前期投入和后期维护成本是非常可观的。
根据地铁线路中再生能馈装置配置情况，基本是每个牵引所均配置有一台能馈装置，容量为峰值功率不小于2MW，连续运行功率不小于1MW。而一般线路牵引所能馈装置的连续运行功率之和不小于主所SVG容量。而线路中白天列车运行时主要为有功功率，功率因数较高；晚上列车停运后，线路中主要存在容性无功，可以利用再生能馈装置的四象限运行功能来取代主所SVG，实现无功补偿功能。
目前国内能馈装置基本的架构均为：各站点能馈装置相对独立，或者仅有一部分牵引站的能馈装置通过通讯方式连接，全线各站点无法实现全线能馈装置的互联互通设计。虽然各装置接入到了地铁的电力综合监控系统PSCADA，但该系统主要功能还是偏向于对主要地铁电气设备状态的监测和操控，缺少对再生电能吸收利用装置的设备数据积累和分析功能。
因此本发明提出一种基于再生能馈装置监控平台，来实现对地铁整个供电线路各能馈装置的无功补偿功能的动态调整及优化，以取消主所SVG功能，实现无功功率的就地补偿功能，以提高线路的功率因数，并且就地式补偿具有损耗低的优点。
发明内容
1.所要解决的技术问题：
针对上述技术问题，本发明提供提出一种基于再生能馈装置监控平台，来实现地铁能量回馈装置无功补偿功能的运行控制方法，该控制方法基于线路级再生能馈装置监控平台，通过该监控平台不仅实现对变电主所无功功率进行实施监测，并根据全线各能馈装置进行状态监控及参数(运行模式、设备容量等)下发，来实现根据主所所需无功，动态调整设备容量，提高电网功率因数的目的。
2.技术方案：
基于能馈监控平台的地铁能馈装置用作无功补偿的方法，其特征在于：包括：
再生能馈监控平台：与地铁PSCADA系统通过485或232或CAN通讯协议信息相连，接收PSCADA系统采集的主所并网点的总无功功率Qt；对全线各再生能馈装置进行状态监控、运行模式、电气量以及开关量的数据；监控平台能够对各个能馈装置整体下发控制参数及运行模式的控制功能；所述运行模式包括双向变流模式、逆变回馈模式以及无功补偿模式。
再生能馈装置：根据预设的时间或者再生能馈监控平台下发的参数，将再生能馈装置的运行模式由双向变流模式或逆变回馈模式切换为无功补偿模式。
其中切换为无功补偿模式包括以下步骤：
步骤一：能馈装置监控平台在夜间无列车制动时，将各能馈装置的运行模式由回馈模式改为无功补偿模式，同时接收PSCADA发送的主所无功功率Qt。
步骤二：能馈装置监控平台实时监测全线N个再生能馈装置在线正常运行的装置数量M，并将Qt均分至各在线运行的能馈装置；平台计算出各在线正常运行能馈装置应发的无功功率容量Q1＝Qt/M。
步骤三：平台再次进行判断所应发的无功功率容量是否超过了各能馈装置的额定容量Pn，即判断Q1是否小于该再生能馈装置的额定功率Pn；如果Qt/M＞Pn，则下发至该能馈装置的无功容量Q1数值上等于Pn；如果Qt/M≤Pn，则下发至该能馈装置的无功容量Q1数值上Q1＝Qt/M。
步骤四：每台在线正常运行的能馈装置根据接收到的无功容量Q1，在无功补偿模式下运行，计算出所需的无功补偿电流值指令
Figure BDA0002712097180000021
其中UN为本能馈装置的额定电压。
步骤五：将无功补偿电流值指令Iq1通过dq/abc反变换，得到三相电流的无功电流指令，作用在四象限变流器，最终输出所需的无功电流值至交流电网，实现对线缆上的无功电流进行分布式补偿，提高整个系统的功率因数的目的。
进一步地，所述再生能馈装置通过组网方式接入再生能馈装置监控平台系统。
进一步地，再生能馈监控平台监测的电气量包括再生能馈装置中的电压、电流、以及电能；开关量包括再生能馈装置各个隔离开关、断路器的通断状态。
3.有益效果：
(1)本发明提出的控制方法基于线路级的再生能馈监控平台，其可实现对主所无功功率进行实施监测，并根据全线各能馈装置进行状态监控及参数(运行模式、设备容量等)下发。再生能馈装置根据定时模式切换或者监控平台的参数下发，将运行方式由双向变流模式或逆变回馈模式切换为无功补偿模式。其中定时模式切换即通过在不同的时间段，来设定装置的不同运行方式。
(2)本方法中将各再生能馈装置用作无功补偿时的容量最大值Pn不应超过其并网变压器额定容量。本方法中监控平台实时监测全线再生能馈在线正常运行的数量M，并将Qt均分至各在线运行的能馈装置，再生能馈装置总数量为N。各在线正常运行能馈装置需补充的无功功率Q1＝Qt/M。各在线运行的能馈装置根据得到的无功功率指令Q1，计算出各能馈装置无功电流指令Iq1，作为dq/abc反变换的输入信号，最终得到三相电流的无功电流指令，通过四象限变流器，最终输出无功电流，对线缆上的无功电流进行分布式补偿，最终提高整个系统的功率因数。
(3)采用本方案后，再生能馈装置可以充分发挥其夜间空载的功能，用来补偿线路中的无功电流，进而可取代主所SVG的功能，实现提高变电主所功率因数的目的。同时，基于再生能馈监控平台的使用，也可以使得全线各站点的能馈装置不在孤立运行，监控平台可以对各站点能馈装置进行协调控制，并根据在线能馈装置情况，实时调整每台能馈装置需输出的无功功率的大小，以满足主所无功容量的需求。
(4)由于目前能馈装置作为地铁再生制动时的节能产品，作为新开通供电系统的标准配置目前已经被业主达成共识。而采用本方案后，城市轨道交通在新建线路中可减小或取消主所SVG的配置，最终达到减小设备投资费用及维护费用的目的。
附图说明
图1为本发明所提出再生能馈监控平台的系统架构图；
图2为本发明的无功补偿过程的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明。
如附图1至附图2，种基于能馈监控平台的地铁能馈装置用作无功补偿的方法，其特征在于：包括：
再生能馈监控平台：与地铁PSCADA系统通过485或232或CAN通讯协议信息相连，接收PSCADA系统采集的主所并网点的总无功功率Qt；对全线各再生能馈装置进行状态监控、运行模式、电气量以及开关量的数据；监控平台能够对各个能馈装置整体下发控制参数及运行模式的控制功能；所述运行模式包括双向变流模式、逆变回馈模式以及无功补偿模式。
再生能馈装置：根据预设的时间或者再生能馈监控平台下发的参数，将再生能馈装置的运行模式由双向变流模式或逆变回馈模式切换为无功补偿模式。
如附图2所示，其中切换为无功补偿模式包括以下步骤：
步骤一：能馈装置监控平台在夜间无列车制动时，将各能馈装置的运行模式由回馈模式改为无功补偿模式，同时接收PSCADA发送的主所无功功率Qt。
步骤二：能馈装置监控平台实时监测全线N个再生能馈装置在线正常运行的装置数量M，并将Qt均分至各在线运行的能馈装置；平台计算出各在线正常运行能馈装置应发的无功功率容量Q1＝Qt/M。
步骤三：平台再次进行判断所应发的无功功率容量是否超过了各能馈装置的额定容量Pn，即判断Q1是否小于该再生能馈装置的额定功率Pn；如果Qt/M＞Pn，则下发至该能馈装置的无功容量Q1数值上等于Pn；如果Qt/M≤Pn，则下发至该能馈装置的无功容量Q1数值上Q1＝Qt/M。
步骤四：每台在线正常运行的能馈装置根据接收到的无功容量Q1，在无功补偿模式下运行，计算出所需的无功补偿电流值指令
Figure BDA0002712097180000041
其中UN为本能馈装置的额定电压；
步骤五：将无功补偿电流值指令Iq1通过dq/abc反变换，得到三相电流的无功电流指令，作用在四象限变流器，最终输出所需的无功电流值至交流电网，实现对线缆上的无功电流进行分布式补偿，提高整个系统的功率因数的目的。
进一步地，所述再生能馈装置通过组网方式接入再生能馈装置监控平台系统。
进一步地，再生能馈监控平台监测的电气量包括再生能馈装置中的电压、电流、以及电能；开关量包括再生能馈装置各个隔离开关、断路器的通断状态。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (3)

1.基于能馈监控平台的地铁能馈装置用作无功补偿的方法，其特征在于：包括
再生能馈监控平台：与地铁PSCADA系统通过485或232或CAN通讯协议信息相连，接收PSCADA系统采集的主所并网点的总无功功率Qt；对全线各再生能馈装置进行状态监控、运行模式、电气量以及开关量的数据；监控平台能够对各个能馈装置整体下发控制参数及运行模式的控制功能；所述运行模式包括双向变流模式、逆变回馈模式以及无功补偿模式；
再生能馈装置：根据预设的时间或者再生能馈监控平台下发的参数，将再生能馈装置的运行模式由双向变流模式或逆变回馈模式切换为无功补偿模式；
其中切换为无功补偿模式包括以下步骤：
步骤一：能馈装置监控平台在夜间无列车制动时，将各能馈装置的运行模式由回馈模式改为无功补偿模式，同时接收PSCADA发送的主所无功功率Qt；
步骤二：能馈装置监控平台实时监测全线N个再生能馈装置在线正常运行的装置数量M，并将Qt均分至各在线运行的能馈装置；平台计算出各在线正常运行能馈装置应发的无功功率容量Q1＝Qt/M；
步骤三：平台再次进行判断所应发的无功功率容量是否超过了各能馈装置的额定容量Pn，即判断Q1是否小于该再生能馈装置的额定功率Pn；如果Qt/M＞Pn，则下发至该能馈装置的无功容量Q1数值上等于Pn；如果Qt/M≤Pn，则下发至该能馈装置的无功容量Q1数值上Q1＝Qt/M；
步骤四：每台在线正常运行的能馈装置根据接收到的无功容量Q1，在无功补偿模式下运行，计算出所需的无功补偿电流值指令
Figure FDA0002712097170000011
其中UN为本能馈装置的额定电压；
步骤五：将无功补偿电流值指令Iq1通过dq/abc反变换，得到三相电流的无功电流指令，作用在四象限变流器，最终输出所需的无功电流值至交流电网，实现对线缆上的无功电流进行分布式补偿，提高整个系统的功率因数的目的。
2.根据权利要求1所述的基于能馈监控平台的地铁能馈装置用作无功补偿的方法，其特征在于：所述再生能馈装置通过组网方式接入再生能馈装置监控平台系统。
3.根据权利要求1所述的基于能馈监控平台的地铁能馈装置用作无功补偿的方法，其特征在于：再生能馈监控平台监测的电气量包括再生能馈装置中的电压、电流、以及电能；开关量包括再生能馈装置各个隔离开关、断路器的通断状态。
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