• ISSN 0258-2724
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牵引负载电能计量方式研究

张丽艳 谢晨 梁世文 李鑫 边力丁

张丽艳, 谢晨, 梁世文, 李鑫, 边力丁. 牵引负载电能计量方式研究[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(5): 928-936. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190525
引用本文: 张丽艳, 谢晨, 梁世文, 李鑫, 边力丁. 牵引负载电能计量方式研究[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(5): 928-936. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190525
ZHANG Liyan, XIE Chen, LIANG Shiwen, LI Xin, BIAN Liding. Electric Energy Measurement Method for Traction Loads[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(5): 928-936. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190525
Citation: ZHANG Liyan, XIE Chen, LIANG Shiwen, LI Xin, BIAN Liding. Electric Energy Measurement Method for Traction Loads[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(5): 928-936. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190525

牵引负载电能计量方式研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190525
基金项目: 国家自然科学基金(51607168);四川省科技计划资助项目(2020YJ0011)
详细信息
    作者简介:

    张丽艳(1979—),女,讲师,博士,研究方向为牵引供电系统分析、电能质量治理,E-mail:xphfy@home.swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U223.5

Electric Energy Measurement Method for Traction Loads

  • 摘要: 为了研究牵引负荷产生的负序对电能计量的影响,在建立牵引供电系统及电力系统三相模型的基础上,分析了牵引供电系统负序功率潮流,阐述了牵引负载采用传统功率理论定义下的功率因数计量方式存在的问题,基于IEEE Std 1459-2010功率理论所推荐的等效视在功率及功率因数定义,提出不平衡牵引负载功率因数计量方案,并将有效功率因数限值取为0.68. 理论分析及实测数据均表明:牵引负荷负序有功功率与正序有功功率方向相反,牵引负荷作为负序源向系统注入负序功率,被系统阻抗和对称负载吸收. 通过仿真与56组实测数据统计分析并验证本文算法的有效性和结论的正确性,实测数据统计结果表明,等效视在功率及等效功率因数能计及不平衡牵引负载对线路传输效率的影响,计量更合理准确.

     

  • 图 1  牵引变电所模型

    Figure 1.  Structure model of traction substation

    图 2  牵引变压器从次边看进的等效模型

    Figure 2.  Equivalent model of traction transformer viewed from secondary side

    图 3  牵引供电系统的三相模型

    Figure 3.  Three-phase model of traction power supply system

    图 4  MATLAB/Simulink仿真模型

    Figure 4.  Simulation mode by MATLAB/Simulink

    图 5  对称负载和系统阻抗吸收的负序功率

    Figure 5.  Negative-sequence power absorbed by symmetric load and system impedance

    图 6  牵引负荷总有功功率与正序有功功率对比

    Figure 6.  Total active power vs. positive-sequence active power of traction load

    图 7  变电所a一次侧总有功功率

    Figure 7.  Total primary side active power of substation a

    图 8  变电所a正序有功功率

    Figure 8.  Positive-sequence active power of substation a

    图 9  变电所a负序有功功率

    Figure 9.  Negative-sequence active power of substation a

    图 10  变电所b一次侧总有功功率

    Figure 10.  Total primary side active power of substation b

    图 11  变电所b正序有功功率

    Figure 11.  Positive-sequence active power of substation b

    图 12  变电所b负序有功功率

    Figure 12.  Negative-sequence active power of substation b

    图 13  负序条件下功率因数变化趋势

    Figure 13.  Power factor variation under negative-sequence condition

    图 14  功率因数考核计算模型

    Figure 14.  Power factor assessment and calculation model

    图 15  电压偏移百分百与等效功率因数的关系

    Figure 15.  Relation between 100% voltage offset and equivalent power factor

    表  1  仿真数据

    Table  1.   Simulation data

    牵引负荷数据牵引负荷数据
    电压有效
    值/kV
    UA = 119.281电流有效值/AIA = 52.274
    UB = 119.858IB = 49.316
    UC = 119.343IC = 50.118
    三相功率/MWP = 15.500
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    表  2  正序、负序、一次侧有功功率统计值

    Table  2.   Statistics of positives-sequence,negative-sequence andprimary-side active powers

    数据P+/kWP/kWPall/kW
    1 10 990.738 −7.776 10 982.960
    2 25 446.428 −28.387 25 418.040
    3 10 993.926 −13.376 10 980.550
    4 9 364.372 −8.226 9 356.146
    5 9 796.182 −10.992 9 785.190
    6 10 238.528 −9.785 10 228.740
    7 11 963.221 −14.299 11 948.920
    8 16 037.273 −22.767 16 014.510
    9 14 341.452 −20.299 14 321.150
    10 9 928.211 −14.339 9 913.872
    11 18 299.214 −21.378 18 277.840
    12 16 257.203 −20.077 16 237.130
    13 17 255.028 −16.395 17 238.630
    14 11 326.549 −12.397 11 314.150
    15 14 889.862 −16.739 14 873.120
    16 13 853.902 −13.293 13 840.610
    17 11 926.001 −13.431 11 912.570
    18 15 182.937 −16.105 15 166.830
    19 9 896.732 −10.206 9 886.526
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    表  3  传统功率因数、有效功率因数与电压平衡度统计值

    Table  3.   Statistics of traditional power factor,effective power factor and voltage balance

    序号λλeεU(95%)/%εU(最大)/%
    10.9950.7891.121.42
    20.9860.7941.101.51
    30.9980.7651.241.56
    40.9830.8011.011.82
    50.9820.6931.271.85
    60.9820.6861.301.79
    70.9790.7421.251.52
    80.9480.6461.592.47
    90.9810.7971.101.62
    100.9910.8080.921.96
    110.9490.6281.742.66
    120.9770.6701.482.33
    130.9980.7411.251.63
    140.9870.7921.131.82
    150.9920.6911.281.63
    160.9880.7621.251.83
    170.9460.6161.842.59
    180.9800.7381.251.72
    190.9950.6981.271.95
    200.9620.5891.722.52
    210.9900.7481.231.68
    220.9910.7151.251.59
    230.9950.6991.281.94
    240.9980.7061.271.61
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-06
  • 修回日期:  2019-11-26
  • 网络出版日期:  2020-01-02
  • 刊出日期:  2020-10-01

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