| 而谐波电流的含有率较高，但是其负载轻，总的基波电流很小（最大的一次测量约在10A左右，可能实际运行时行车密度较低），各次谐波电流也非常小。各谐波电流成分如表1所示（以B相为例进行分析）。虽然其谐波电流含有率较高，但是换算成各次的谐波电流，都没有超过国标的规定值。
表1轻轨供电出线谐波电流含有率较大各次情况（其它较小成分已忽略）
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次数
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直流
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3
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5
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11
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13
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谐波电流含有率（%）
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5.0
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0.9
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0.6
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1.2
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1.1
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次数
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19
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23
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25
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47
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49
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谐波电流含有率（%）
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0.6
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2.4
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2.1
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0.5
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0.3
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表1中明显出现了24脉波整流导致的特征谐波。根据前文的分析，会有明显的23、25、47、49次谐波电流，即24脉波整流的特征谐波。对于24脉波整流机组而言，23次最大，其次是25次谐波电流。因此，测量到的24脉波整流的特征谐波和仿真结果相吻合。根据图6的仿真结果可以看出，因为逆变器的工作导致其11、13次的谐波成分比重也较大，测量结果和仿真相吻合。
4仿真分析
4.1仿真基本电路和条件
根据图1中的供电电路，利用MATLAB仿真软件建立轻轨供电模型。110kV降压后直接连接到牵引供电系统的10kV环网为轻轨列车供电。
根据轻轨的设计资料和公共电网资料，仿真条件如下：
(1)公共电网（4路110kV进线，组成双电源）：短路容量分别在1930MVA-3100MVA之间；阻抗比为0.12/0.41；(2)主变电站：降压变压器的主接线为单Yd11接线；(3)牵引变电所：采用24脉波整流机组，电抗取0.1mH，18座牵引变电站同时运行；(4)机车：额定功率约为800kVA。
4.2轻重负荷条件下的谐波
考虑到远期高峰期负荷的极端情况，上下行各有5辆电力机车同时运行，来分析此时牵引系统对公共电网的影响。白天高峰期(100%负荷运行)，行车密度约2-3min。
仿真得到的110kV网侧电流波形和谐波含量如图7所示，谐波成分并不严重。电流波形前面几个周期的振荡主要可能是控制算法需要一定的时间才能达到稳定。波形中包括了24脉波整流机组和逆变器产生的的特征谐波，而且谐波都在国标值允许范围。在白天负荷高峰期，公共电网110kV侧电流总畸变率为1.77%，从电流谐波成分如图7（b）可以看出，其谐波含量集中在11、13、23、25次谐波（2.3A，1.6A，0.2A，0.3A，远小于国标所规定的值（根据国标规定值折算到当前的基准容量的允许值为11.1A，9.3A，5.39A，4.88A）。
 （a）公共电网110kV侧电流波形
（b）公共电网110kV侧电流谐波成分
图7公共电网110kV侧电流波形和谐波成分
考虑到夜间低谷期负荷情况，上下行约有2辆电力机车同时运行，来分析此时牵引系统对公共电网的影响。夜间(20%负荷运行)，仿真后，得到谐波电流总畸变率为仅仅1.02%，而且各次谐波也明显减少，因此对公共电网的影响更为有限。
4.3单端供电影响(极端情况)
为了保证轻轨供电的可靠性，采用了双端供电方式。当其中某一变电所需要检修等情况退出对轻轨的供电后，轻轨供电网便处于单端供电状态。因此，对于公共电网能否胜任这样一种特殊的运行方式也进行了计算分析。当一路110kV主变退出运行时，也就是单端供电时，则另一端完全担负起10辆轻轨列车的负荷。
分析结果表明一台主变退出运行时，另外一路110kV侧电流总畸变率为2.66%，基波电流为55.6A，从电流谐波次数图8可看出，其谐波含量仍然集中在11、13、23、25次谐波。其中11，13，23和25次谐波最为明显，11次谐波最大为2.99A，仍未超过国家标准。
图8公共电网110kV侧电流谐波（单端供电）
4.4启动瞬间的影响
当列车启动的短暂时间，对电网的冲击性最大，其谐波含量丰富。仿真条件为双边供电，当机车同时启动时，公共电网110kV侧谐波波形及含量情况如图9所示，110kV侧电流谐波含量丰富，谐波特性不明显，其瞬间谐波总畸变率可达到17%，但各谐波成分仍没有超标。并且由于是瞬间冲击，发生时间较短（几十个ms），并且此种极端情况通常不会发生，对电网不会造成危险。
（a）启动时大溪沟110kV侧电流瞬间波形
（b）启动时110kV侧电流瞬间频谱图
图9列车启动时大溪沟110kV侧电流瞬间波形
机车在不同速率下对公共电网谐波的影响区别较小，其实质也就是负荷变化的影响，因此无需再进行分析；当列车制动时，机车断路器断开，此时对电网基本无影响。
5结论：
本文通过建立城市轻轨供电系统的全部仿真模型，模拟不同运行情况下的谐波问题，研究该供电系统对公共电网谐波的影响规律，主要得到如下结论：
（1）所建立的轨道交通供电系统仿真模型能模拟列车在不同工况下的谐波特征；
（2）根据实测和仿真，得出该牵引供电系统向公共电网注入谐波主要是24脉波整流导致的特征谐波（23次、25次）和逆变器开断导致（11次、13次）；
（3）即使在电网单端极限运行情况，最大谐波为11次（2.99A）；启动瞬间时谐波含量非常丰富，电流谐波总畸变率可达17%，但持续时间很短。 2/3 首页 上一页 1 2 3 下一页 尾页 |
