CN113471961A - 车网谐振综合治理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车网谐振综合治理装置，包括：功率补偿器，低次谐波滤波器，高通道滤波器，第一电流互感器，电压互感器和控制器。牵引变电所的供电臂为机车负载供电；功率补偿器、低次谐波滤波器和高通道滤波器并接悬挂在牵引变电所的供电臂上；低次谐波滤波器和高通道滤波器配合可以实现全谐波滤波，控制器根据牵引变电所的供电臂的电流和牵引变电所的供电臂的母线电压控制功率补偿器、低次谐波滤波器和高通道滤波器的工作状态。能够较好地解决目前既有牵引所表现出的供电容量问题，同时也较好的解决交直流机车混跑后的车网谐振及电能质量问题。

Description

车网谐振综合治理装置

技术领域

本发明涉及车网谐振治理技术领域，特别是涉及一种车网谐振综合治理装置。

背景技术

随着我国电气化铁路的快速发展，大功率交直交电力机车日益增多，行车密度也在不断压缩，因此对牵引供电系统的供电质量及容量需求也日益增大。同时由于交流机车的引入，虽然功率因数得以改善，但是也使得牵引供电网引入了大量的高次谐波，造成车网谐振。

针对牵引供电系统表现出的供电容量不足、车网谐振等新问题及一直以来的电压波动大、功率因数低等传统电能质量问题，急需一种新的车网谐振综合治理装置来解决这些问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种车网谐振综合治理装置，以解决上述供电系统表现出的供电容量不足、车网谐振以及电能质量问题。

本申请提供的实施例中，一方面提供了一种车网谐振综合治理装置，包括：

功率补偿器，所述功率补偿器与牵引变电所的供电臂连接；所述牵引变电所的供电臂为机车负载供电；

低次谐波滤波器，所述低次谐波滤波器与牵引变电所的供电臂连接，且所述低次谐波滤波器与所述功率补偿器并联；

高通道滤波器，所述高通道滤波器与所述牵引变电所的供电臂连接，且所述高通道滤波器与所述低次谐波滤波器并联；

第一电流互感器，用于测量所述牵引变电所的供电臂的电流；

电压互感器，用于测量所述牵引变电所的供电臂的母线电压；

控制器，所述控制器分别与所述功率补偿器、所述低次谐波滤波器、所述高通道滤波器、所述电流互感器和所述电压互感器电连接，用于根据所述牵引变电所的供电臂的电流和所述牵引变电所的供电臂的母线电压控制所述功率补偿器、所述低次谐波滤波器和所述高通道滤波器的工作状态。

本申请实施例提供的车网谐振综合治理装置，控制器根据第一电流互感器采集的电流信号和电压互感器采集的供电臂电压，了解供电网的供电情况，并通过设置牵引变电所的低次谐波滤波器，来滤除如3次谐波、5次谐波和7次谐波的低次谐波信号，然后配合设置的高通道滤波器滤除如7次及7次以上的谐波信号，高低滤波器配合，实现牵引变电所供电网的全谐波滤除，有效抑制车网谐振发生，另外，根据电流和电压判定机车牵引且负荷较重时，通过控制功率补偿器输出电能，补偿供电容量的不足，同时发出容性无功，对机车的感性无功进行无功补偿，以保障变电所的高功率因数。当机车处于再生制动时，控制器通过控制功率补偿器的工作状态，存储多余的能量，防止多余的能量返回电网，造成浪费，大大节约牵引变电所所用电费。

在其中一个实施例中，所述车网谐振综合治理装置还包括：第二电流互感器，所述第二电流互感器的第一端连接所述牵引变电所的供电臂；

所述功率补偿器包括：

第一电抗器，所述第一电抗器的第一端与所述第二电流互感器的第二端连接；

静止无功发生器，所述静止无功发生器的一端与所述第一电抗器的第二端连接；

所述控制器与所述第二电流互感器和所述静止无功发生器电连接。

在其中一个实施例中，所述车网谐振综合治理装置还包括：第一断路器、第一隔离开关和第一避雷器件；

所述功率补偿器还包括：第一电阻和旁路开关；所述第二电流互感器、所述第一断路器、所述第一隔离开关、所述第一避雷器、所述第一电抗器、所述第一电阻和所述静止无功发生器依次串接后，通过第二电流互感器接在所述牵引变电所的供电臂上；所述旁路开关并接在所述第一电阻的两端；

所述控制器与所述旁路开关电连接。

在其中一个实施例中，所述静止无功发生器包括多个级联的无功补偿单元，各所述无功补偿单元均包括：

旁路接触器，所述旁路接触器用于在对应的所述无功补偿单元故障后完成向旁路无功补偿单元的切换；

功率单元，所述功率单元的两个输出端分别与所述旁路接触器的两端一一对应连接；

储能单元，所述储能单元的两端分别与功率单元的两个输入端一一对应连接；

所述控制器与所述功率单元电连接。

本申请实施例提供的车网谐振综合治理装置，通过高压级联方式相对与传统的降压多重化方式，波形更好，损耗更低，补偿效果也更好。

在其中一个实施例中，各所述无功补偿单元还包括：

保护接触器，所述保护接触器串接在所述储能单元和所述功率单元之间，用于在所述储能单元故障时切除所述储能单元的供电；和/或，一个或多个熔断器，各所述熔断器串接在所述储能单元与所述功率单元的连接通路上。

本申请实施例提供的车网谐振综合治理装置，针对多个无功补偿单元高压级联的设置方式，为保障功率单元(例如，为H桥整流逆变电路)和储能单元的工作可靠性，通过设置保护接触器和旁路接触器提升静止无功发生器的可靠性。

在其中一个实施例中，所述车网谐振综合治理装置还包括：第二断路器、第二隔离开关和第二避雷器；所述低次谐波滤波器包括：第三电流互感器和多个低次谐波滤波单元；

所述第三电流互感器的第一端与所述牵引变电所的供电臂连接；且所述第三电流互感器的第二端依次串接所述第二断路器和所述第二隔离开关后分别与所述第二避雷器和各所述低次谐波滤波单元的第一端连接；各所述低次谐波滤波单元的第二端均接地；

所述控制器与所述第三电流互感器电连接。

在其中一个实施例中，所述低次谐波滤波单元为三个，且分别为用于滤除3次谐波、5次谐波和7次谐波的低次谐波滤波单元。

在其中一个实施例中，各所述低次谐波滤波单元包括：第一电容、第二电容、第一放电线圈和第二电抗器；所述第一电容、所述第二电容和所述第二电抗器依次串接后串接在所述第二避雷器和地之间；所述第一放电线圈的三个端分别一一对应连接所述第一电容的两个引脚和所述第二电容中未与所述第一电容连接的引脚。

在其中一个实施例中，所述车网谐振综合治理装置包括：第四电流互感器、第三断路器、第三隔离开关和第三避雷器；所述第四电流互感器的第一端与所述牵引变电所的供电臂连接，所述第四电流互感器的第二端依次串接所述第三断路器、所述第三隔离开关后分别与所述第三避雷器和所述高通道滤波器连接；

所述控制器与所述第四电流互感器电连接。

在其中一个实施例中，所述高通道滤波器包括：第三电容、第四电容、第二放电线圈、第三电抗器和第二电阻；

所述第三电容、所述第四电容和所述第三电抗器依次串接后分别接在所述第三避雷器和地之间；

所述第二电阻并接在所述第三电抗器的两端；

所述第二放电线圈的三个端分别一一对应连接所述第三电容的两个引脚和所述第四电容中未与所述第三电容连接的引脚。

在其中一个实施例中，所述高通道滤波器用于滤除7次以上的谐波。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中车网谐振综合治理装置的结构示意图；

图2为另一个实施例中功率补偿器的结构示意图；

图3为一个实施例中功率补偿器中静止无功发生器的结构示意图；

图4为一个实施例中其中一个功率单元的结构示意图；

图5为一个实施例中低次谐波滤波器和高通道滤波器结构示意图及处理信号示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，可以是指一类起到相似作用的器件，其数量不局限为一个。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

本申请提供的实施例提供了一种车网谐振综合治理装置，如图1所示，包括：功率补偿器1，低次谐波滤波器2，高通道滤波器3，第一电流互感器TA01，电压互感器YH1和控制器(未标出)。功率补偿器1与牵引变电所的供电臂连接；牵引变电所的供电臂为机车负载供电；低次谐波滤波器2与牵引变电所的供电臂连接，且低次谐波滤波器2与功率补偿器1并联；高通道滤波器3与牵引变电所的供电臂连接，且高通道滤波器3与低次谐波滤波器2并联；用于测量牵引变电所的供电臂的电流；用于测量牵引变电所的供电臂的母线电压；控制器分别与功率补偿器1、低次谐波滤波器2、高通道滤波器3、电流互感器和电压互感器YH1电连接，用于根据牵引变电所的供电臂的电流和牵引变电所的供电臂的母线电压控制功率补偿器1、低次谐波滤波器2和高通道滤波器3的工作状态。

其中，功率补偿器1是指能够对牵引变电所供电网的电压进行补偿，并能够存储多余电量的电路。功率补偿器1安装在牵引变电所，主要实现牵引供电系统的有功存储和无功补偿。低次谐波滤波器2是指能够滤除供电网低次谐波的电路。高通道滤波器3是指能够滤除低次谐波滤波器2所能够滤除的谐波之外的其他谐波的电路。低次谐波滤波器2和高通道滤波器3配合，可以实现牵引供电网的全谐波滤除，抑制车网谐振发生。控制器是指能够进行电流、电压数据接收和根据该数据可以发出控制命令，协调控制功率补偿器1、低次谐波滤波器2和高通道滤波器3的工作状态的设备。该控制器形态不受限制，可以是集成化的设备，也可以是包括多个功能电路模块的设备。功率补偿器1，装于牵引变电所，可以接在牵引变电所引出的TM线上，低次谐波滤波器2和高通道滤波器3装于牵引所及开闭所。低次谐波滤波器2可连接在牵引变电所引出的TM线上，高通道滤波器3可连接在开闭所，例如TT线上。

具体的，该车网谐振综合治理装置中的控制器通过第一电流互感器TA01和电压互感器YH1，实时监测牵引变电所27.5kV侧母线电压和电流信号，计算出供电臂的有功功率、无功功率，通过高压级联变流器直挂在供电臂上。同时在再生能量过多时进行电能存储，当供电臂容量不足时进行能量反馈，起到供电系统能量的削峰填谷作用。例如，控制器根据第一电流互感器TA01采集的电流信号和电压互感器YH1采集的供电臂电压，了解供电网的供电情况，并通过设置牵引变电所的低次谐波滤波器2，来滤除如3次谐波、5次谐波和7次谐波的低次谐波信号，然后配合设置的高通道滤波器3滤除如7次及7次以上的谐波信号，高低滤波器配合，实现牵引变电所供电网的全谐波滤除，有效抑制车网谐振发生，另外，根据电流和电压判定机车牵引且负荷较重时，通过控制功率补偿器1输出电能，补偿供电容量的不足，同时发出容性无功，对机车的感性无功进行无功补偿，以保障变电所的高功率因数。当机车处于再生制动时，控制器通过控制功率补偿器1的工作状态，存储多余的能量，防止多余的能量返回电网，造成浪费，大大节约牵引变电所所用电费。功率补偿器1也可采用降压多重化的方式。

本申请实施例提供的车网谐振综合治理装置，通过在牵引变电所装设功率补偿器1及低次谐波补偿装置用于解决直流电力机车产生的3，5,7次等低次谐波，同时具有功率补偿功能，可对电力机车产生的再生制动多余能量进行存储，兼具无功补偿功能。另外，在供电臂末端装设无源高通道滤波器3用于滤除交流机车产生的大量高次谐波(如7次及7次以上的谐波)，解决车网谐振问题，同时有助于长供电臂的末端网压提升。

在其中一个实施例中，如图2所示，所述车网谐振综合治理装置还包括：第二电流互感器TA1，所述第二电流互感器TA1的第一端连接所述牵引变电所的供电臂；功率补偿器1包括：第一电抗器L1和静止无功发生器SVG。第二电流互感器TA1的第一端连接牵引变电所的供电臂；第一电抗器L1的第一端与第二电流互感器TA1的第二端连接；静止无功发生器SVG的一端与第一电抗器L1的第二端连接；控制器与第二电流互感器TA1和静止无功发生器SVG电连接。

控制器根据第一电流互感器TA01的电流大小，可以知晓功率补偿器1所在线路的电流大小，以及根据第一电流互感器TA01检测的供电臂的电流大小和电压互感器YH1测量的电压，判断牵引变电所供电网是否需要进行供电补偿，控制器根据供电网的电压损失大小，控制静止无功发生器SVG向供电网放电，进行无功补偿，以保障牵引变电所的高功率因数。当机车处于再生制动时，控制器通过控制改变静止无功发生器SVG的工作状态，将电网中多余的能量存储起来，以便下次发生电压损失时，能够利用蓄存的电能及时补偿供电臂上的电压，避免浪费电能，节约能源，也可以大大节约牵引变电所的电费，降低成本。

在其中一个实施例中，车网谐振综合治理装置还包括：第一断路器QF1、第一隔离开关QS1、第一避雷器FV1件、功率补偿器1还包括：第一电阻R1和旁路开关QF；第二电流互感器TA1、第一断路器QF1、第一隔离开关QS1、第一避雷器FV1、第一电抗器L1、第一电阻R1和静止无功发生器SVG依次串接后，通过第二电流互感器TA1接在牵引变电所的供电臂上；旁路开关QF并接在第一电阻R1的两端；控制器与旁路开关QF电连接。

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。本申请实施例中的断路器可以是高压断路器，应用在机车供电臂上，例如应用在电力机车的高压供电臂上。此处断路器的解释适用于具体实施方式中任意一断路器，下面不再赘述。隔离开关是指能够有效保证高压电器及装置在检修工作时的安全，起隔离电压的作用的开关器件，牵引变电所的隔离开关为高压隔离开关，与高压断路器配套使用。类似的，此处的隔离开关的释义不仅适应于第一隔离开关QS1，还适用于本申请中其他的隔离开关。

避雷器是指用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间也常限制续流幅值的电器。用以抑制供电线路雷电以及运行过电压。避雷器接在电网导电与地之间，即本申请实施例中的避雷器未与该方案中其他器件相连的那端接地。此处的避雷器的释义不仅适应于第一避雷器FV1，还适用于本申请中其他的避雷器，不再赘述。第一电抗器L1是指用于滤波及提供能量转换条件的器件，起到连接牵引变电所供电网和静止无功发生器SVG的作用。第一电阻R1是用于向静止无功发生器SVG充电时起作用的充电电阻，实现启动静止无功发生器SVG之间的软充电。

控制器通过第一电流互感器TA01和电压互感器YH1检测系统的无功功率及有功功率，当判定机车牵引且负荷较重时，控制器控制静止无功发生器SVG发出有功功率补偿供电容量的不足，同时发出容性无功，对机车的感性无功进行无功补偿，以保障变电所的高功率因数，且通过控制旁路开关QF闭合，短接第一电阻R1，避免供电路径上的耗能，提高补偿效率。当机车处于再生制动时，通过控制静止无功发生器SVG转变其工作状态，由逆变工作状态转化为整流工作状态，进行充电以防止多余的能量返回电网，造成浪费，大大节约牵引变电所所用电费，充电过程中，通过控制旁路开关QF断开，第一电阻R1在静止无功发生器SVG的充电电路中工作。在其中一个实施例中，该旁路开关QF为断路器。

在其中一个实施例中，如图2-4所示，静止无功发生器SVG包括多个级联的无功补偿单元110，各无功补偿单元110均包括：旁路接触器(KM11～KMn1)，功率单元(CU1～CUn)，储能单元(B13～Bn3)。旁路接触器(KM11～KMn1)用于在对应的无功补偿单元110故障后完成向旁路无功补偿单元110的切换；功率单元的两个输出端分别与旁路接触器的两端一一对应连接；储能单元的两端分别与功率单元的两个输入端一一对应连接；控制器与功率单元电连接。

其中，旁路接触器是指能够在其连接的功率单元故障时，可以切换到旁路进行变流实现的器件，例如，该旁路接触器可以是接触开关，控制器可以与该旁路接触器电连接，控制器根据电流、电压信号监测到功率单元工作异常时，则控制旁路接触器闭合，实现旁路切换。功率单元是指能够实现直流变交流，交流变直流的电路。例如，功率单元可以是全控器件组成的H桥电路(例如，图3中的IGBT1～IGBTn4)，控制器与H桥的各晶体管的控制极(通常为基极)连接，从而控制各晶体管的通断状态，以实现整流和逆变。各H桥电路可以是采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)、IGCT(IntegratedGate Commutated Thyristor，集成门极换流晶闸管)等大功率半导体器件构成的全控桥整流桥。储能单元是指能够进行电能蓄积的器件，例如可以是超级电容或者蓄电池等。

具体的，控制器与H桥中的各晶体管基极连接，通过根据检测的电压、电流信号控制各晶体管的通断状态，实现有功和无功补偿。当机车处于再生制动时，通过控制H桥中各晶体管的通断状态，功率单元由逆变工作状态转化为整流工作状态，进行充电以防止多余的能量返回电网，造成浪费，大大节约牵引变电所所用电费，充电过程中，通过控制旁路开关QF断开，第一电阻R1在静止无功发生器SVG的充电电路中工作。

为了更好地说明旁路接触器的旁路实现过程，以图4为例，当功率单元中的IGBT发生故障时(IGBT1)，则立刻封锁同侧(IGBT3)脉冲，同时将对侧(IGBT2，IGBT4)持续导通，将该功率单元旁路，以实现快速旁路。之后再闭合旁路接触器KM11，用旁路接触器KM11进行机械旁路，提升其可靠性。

本申请实施例提供的车网谐振综合治理装置，通过高压级联方式(多个级联的无功补偿单元110)相对与传统的降压多重化方式，波形更好，损耗更低，补偿效果也更好。

在其中一个实施例中，如图3和图4所示，各无功补偿单元110还包括：保护接触器(KM12～KMn2)，保护接触器串接在储能单元和功率单元之间，用于在储能单元故障时切除储能单元的供电；和/或，一个或多个熔断器(FU11～FUn1、FU12～FUn2)，各熔断器串接在储能单元与功率单元的连接通路上。

其中，保护接触器是指能够在储能单元故障后切除该储能单元的器件，例如，该保护接触器可以与控制器连接，且控制器还用于检测储能单元的输出电信号以监测储能单元是否正常工作，若控制器判定储能单元故障，则控制保护接触器断开，将该故障的储能单元从供电臂的连接电路中切除，避免对牵引变电所的供电网电压产生负面影响，也避免储能单元故障对其相连接的其他部件造成损伤。为了进一步提高可靠性，还可以在储能单元的供电通路上串接一个或多个熔断器，例如可以在储能单元的正负极引出端分别串接一个熔断器，可用于在功率单元故障时保护储能单元不受损，对其实行短路保护。

本申请实施例提供的车网谐振综合治理装置，针对多个无功补偿单元110高压级联的设置方式，为保障功率单元(例如，为H桥整流逆变电路)和储能单元的工作可靠性，通过设置保护接触器和旁路接触器提升静止无功发生器SVG的可靠性。

在其中一个实施例中，如图5所示，所述车网谐振综合治理装置还包括：第二断路器QF2、第二隔离开关QS2和第二避雷器FV2；低次谐波滤波器2包括：第三电流互感器TA2和多个低次谐波滤波单元20；第三电流互感器TA2的第一端与牵引变电所的供电臂连接；且第三电流互感器TA2的第二端依次串接第二断路器QF2和第二隔离开关QS2后分别与第二避雷器FV2和各低次谐波滤波单元20的第一端连接；各低次谐波滤波单元20的第二端均接地；控制器与第三电流互感器TA2电连接。

低次谐波滤波器2安装在牵引变电器及末端的开闭所或分区所，主要用于滤除电力机车产生的低次谐波，配合高通道滤波器3实现全谐波的滤除，解决牵引供电网与电力机车车网谐振的问题。其中，该第三电流互感器TA2用于检测其所在线路电流，提供该线路电流信号至控制器，以便控制器根据该线路实际运行情况实现测量和控制，例如过流保护等。每个低次谐波滤波单元20可以滤除一个特定谐波次数的谐振信号，通过合理设置多个低次谐波滤波单元20可以满足低频段各谐波次数的谐振信号的滤除。

第一隔离开关QS1和第二断路器QF2闭合时，该低次谐波滤波器2投入工作，多路谐波滤波单元进行不同谐波次数的谐振信号的滤除，以抑制车网谐振。当控制器根据第三电流互感器TA2传输的电流信号判定低次谐波滤波器2故障时，可以控制第二断路器QF2断开，退出低次谐波滤波，避免对供电网造成负面影响，也避免故障工作过程中对低次谐波滤波器2内的器件造成损伤。

在其中一个实施例中，低次谐波滤波单元20为三个，且分别为用于滤除3次谐波、5次谐波和7次谐波的低次谐波滤波单元20。

在其中一个实施例中，各低次谐波滤波单元20包括：第一电容、第二电容、第一放电线圈和第二电抗器；第一电容、第二电容和第二电抗器依次串接后串接在第二避雷器FV2和地之间；第一放电线圈的三个端分别一一对应连接第一电容的两个引脚和第二电容中未与第一电容连接的引脚。

放电线圈用于实现其所在支路断开后该电路中电容所组成的电容器组(如各低次谐波滤波单元20中的第一电容和第二电容所组成的电容器组)的放电即电容器保护。该释义不仅适用于此处的第一放电线圈，还适用于本申请方案中的其他放电线圈，不再赘述。各低次谐波滤波单元20中的第一电容、第二电容和第二电抗器组成滤波电路，通过合理设置其器件参数，实现对特定谐波次数的谐振信号的滤除。由于各低次谐波滤波单元20滤除的谐波次数不一样，所以各低次谐波滤波单元20中的第一电容值大小可能存在差异，这里的第一电容只是起到分类的作用，并不表征各低次谐波滤波单元20中的第一电容大小一样。类似的，第二电容、第二电抗器、第一放电线圈也是一样，不同的低次谐波滤波单元20中的第二电容、第二电抗器、第一放电线圈可能不一样。

在其中一个实施例中，车网谐振综合治理装置包括：第四电流互感器TA3、第三断路器QF3、第三隔离开关QS3和第三避雷器FV3；第四电流互感器TA3的第一端与牵引变电所的供电臂连接，第四电流互感器TA3的第二端依次串接第三断路器QF3、第三隔离开关QS3后分别与第三避雷器FV3和高通道滤波器3连接；控制器与第四电流互感器TA3电连接。

对于高通道滤波器3来说，控制器通过第四电流互感器TA3可以监测该支路上高通道滤波器3的工作情况，从而监测高通道滤波器3的效果，为控制检修提供数据依据。控制器控制高通道滤波器3中第三断路器QF3的工作状态，实现高通道滤波器3的投入和退出。当根据第四电流互感器TA3反馈的电流信号判定高通道滤波器3故障时，控制器控制隔离开关断开，进行高通道滤波器3的安全检修。

在其中一个实施例中，高通道滤波器3包括：第三电容C7、第四电容C8、第二放电线圈TD、第三电抗器L和第二电阻R2；第三电容C7、第四电容C8和第三电抗器L依次串接后分别接在第三避雷器FV3和地之间；第二电阻R2并接在第三电抗器L的两端；第二放电线圈TD的三个端分别一一对应连接第三电容C7的两个引脚和第四电容C8中未与第三电容C7连接的引脚。

高通道滤波器3中的第三电容C7、第四电容C8、第二电阻R2和第三电抗器L组成RLC滤波电路，进行高次谐波滤波。通过设置电容、电阻和电抗器的参数，实现特定谐波次数谐振信号的滤波。

在其中一个实施例中，高通道滤波器3用于滤除7次以上的谐波。高通道滤波器3和低次谐波滤波器2配合，可以实现3/5/7次的低次谐波的滤除，以及7次以上谐波的滤除，实现全谐波滤波，有效抑制车网谐振。

本申请实施例提供的车网谐振综合治理装置，可实现牵引变电所供电系统的高、低次谐波滤除，有效解决牵引网与电力机车的谐振问题，同时利用功率补偿器1实现牵引变电所的无功补偿功能，避免变电所功率因数过低，同时配合末端的电容器组，提升牵引臂网压，实现牵引变电所供电系统的优良供电。

此外，本申请实施例提供的车网谐振综合治理装置，可有效的利用电力机车回馈的再生制动能量，通过在功率补偿器1中设置储能单元，将多余的电能储存在储能单元中，待牵引功率较大时，储能单元反馈电能至供电网，经济效益显著。

另外，本申请其中一个实施例中，采用级联型功率补偿器1，采用高压直挂方式，补偿效果好，效率高，同时占地面积小，同时配合旁路功能，实现较高的冗余度及可靠性。

控制器通过实时检测牵引供电系统中的电压互感器YH1的电压值和各电流互感器二次侧采集的电流值，根据设定的参数控制各谐波滤波支路的投切组数，例如，控制低次谐波滤波器2中的低次谐波滤波单元20的投入组数，从而避免系统谐振点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种车网谐振综合治理装置，其特征在于，包括：

功率补偿器，所述功率补偿器与牵引变电所的供电臂连接；所述牵引变电所的供电臂为机车负载供电；

低次谐波滤波器，所述低次谐波滤波器与牵引变电所的供电臂连接，且所述低次谐波滤波器与所述功率补偿器并联；

高通道滤波器，所述高通道滤波器与所述牵引变电所的供电臂连接，且所述高通道滤波器与所述低次谐波滤波器并联；

第一电流互感器，用于测量所述牵引变电所的供电臂的电流；

电压互感器，用于测量所述牵引变电所的供电臂的母线电压；

控制器，所述控制器分别与所述功率补偿器、所述低次谐波滤波器、所述高通道滤波器、所述电流互感器和所述电压互感器电连接，用于根据所述牵引变电所的供电臂的电流和所述牵引变电所的供电臂的母线电压控制所述功率补偿器、所述低次谐波滤波器和所述高通道滤波器的工作状态。

2.根据权利要求1所述的车网谐振综合治理装置，其特征在于，所述车网谐振综合治理装置还包括：第二电流互感器，所述第二电流互感器的第一端连接所述牵引变电所的供电臂；

所述功率补偿器包括：

第一电抗器，所述第一电抗器的第一端与所述第二电流互感器的第二端连接；

静止无功发生器，所述静止无功发生器的一端与所述第一电抗器的第二端连接；

所述控制器与所述第二电流互感器和所述静止无功发生器电连接。

3.根据权利要求2所述的车网谐振综合治理装置，其特征在于，所述车网谐振综合治理装置还包括：第一断路器、第一隔离开关和第一避雷器件；

所述功率补偿器还包括：第一电阻和旁路开关；

所述第二电流互感器、所述第一断路器、所述第一隔离开关、所述第一避雷器、所述第一电抗器、所述第一电阻和所述静止无功发生器依次串接后，通过第二电流互感器接在所述牵引变电所的供电臂上；所述旁路开关并接在所述第一电阻的两端；所述控制器与所述旁路开关电连接。

4.根据权利要求2或3所述的车网谐振综合治理装置，其特征在于，所述静止无功发生器包括多个级联的无功补偿单元，各所述无功补偿单元均包括：

旁路接触器，所述旁路接触器用于在对应的所述无功补偿单元故障后完成向旁路无功补偿单元的切换；

功率单元，所述功率单元的两个输出端分别与所述旁路接触器的两端一一对应连接；

储能单元，所述储能单元的两端分别与功率单元的两个输入端一一对应连接；

所述控制器与所述功率单元电连接。

5.根据权利要求4所述的车网谐振综合治理装置，其特征在于，各所述无功补偿单元还包括：

保护接触器，所述保护接触器串接在所述储能单元和所述功率单元之间，用于在所述储能单元故障时切除所述储能单元的供电；和/或，一个或多个熔断器，各所述熔断器串接在所述储能单元与所述功率单元的连接通路上。

6.根据权利要求1所述的车网谐振综合治理装置，其特征在于，所述车网谐振综合治理装置还包括：第二断路器、第二隔离开关和第二避雷器；

所述低次谐波滤波器包括：第三电流互感器和多个低次谐波滤波单元；

所述第三电流互感器的第一端与所述牵引变电所的供电臂连接；且所述第三电流互感器的第二端依次串接所述第二断路器和所述第二隔离开关后分别与所述第二避雷器和各所述低次谐波滤波单元的第一端连接；各所述低次谐波滤波单元的第二端均接地；

所述控制器与所述第三电流互感器电连接。

7.根据权利要求6所述的车网谐振综合治理装置，其特征在于，所述低次谐波滤波单元为三个，且分别为用于滤除3次谐波、5次谐波和7次谐波的低次谐波滤波单元。

8.根据权利要求6或7所述的车网谐振综合治理装置，其特征在于，各所述低次谐波滤波单元包括：第一电容、第二电容、第一放电线圈和第二电抗器；所述第一电容、所述第二电容和所述第二电抗器依次串接后串接在所述第二避雷器和地之间；所述第一放电线圈的三个端分别一一对应连接所述第一电容的两个引脚和所述第二电容中未与所述第一电容连接的引脚。

9.根据权利要求1所述的车网谐振综合治理装置，其特征在于，所述车网谐振综合治理装置包括：第四电流互感器、第三断路器、第三隔离开关和第三避雷器；所述第四电流互感器的第一端与所述牵引变电所的供电臂连接，所述第四电流互感器的第二端依次串接所述第三断路器、所述第三隔离开关后分别与所述第三避雷器和所述高通道滤波器连接；

所述控制器与所述第四电流互感器电连接。

10.根据权利要求9所述的车网谐振综合治理装置，其特征在于，所述高通道滤波器包括：第三电容、第四电容、第二放电线圈、第三电抗器和第二电阻；

所述第三电容、所述第四电容和所述第三电抗器依次串接后分别接在所述第三避雷器和地之间；

所述第二电阻并接在所述第三电抗器的两端；

所述第二放电线圈的三个端分别一一对应连接所述第三电容的两个引脚和所述第四电容中未与所述第三电容连接的引脚。

11.根据权利要求6或7或9或10所述的车网谐振综合治理装置，其特征在于，所述高通道滤波器用于滤除7次以上的谐波。

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