• 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

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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]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 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]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 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 4MATLAB/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/A IA= 52.274
      UB= 119.858 IB= 49.316
      UC= 119.343 IC= 50.118
      三相功率/MW P= 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+/kW P/kW Pall/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 λ λe εU(95%)/% εU(最大)/%
      1 0.995 0.789 1.12 1.42
      2 0.986 0.794 1.10 1.51
      3 0.998 0.765 1.24 1.56
      4 0.983 0.801 1.01 1.82
      5 0.982 0.693 1.27 1.85
      6 0.982 0.686 1.30 1.79
      7 0.979 0.742 1.25 1.52
      8 0.948 0.646 1.59 2.47
      9 0.981 0.797 1.10 1.62
      10 0.991 0.808 0.92 1.96
      11 0.949 0.628 1.74 2.66
      12 0.977 0.670 1.48 2.33
      13 0.998 0.741 1.25 1.63
      14 0.987 0.792 1.13 1.82
      15 0.992 0.691 1.28 1.63
      16 0.988 0.762 1.25 1.83
      17 0.946 0.616 1.84 2.59
      18 0.980 0.738 1.25 1.72
      19 0.995 0.698 1.27 1.95
      20 0.962 0.589 1.72 2.52
      21 0.990 0.748 1.23 1.68
      22 0.991 0.715 1.25 1.59
      23 0.995 0.699 1.28 1.94
      24 0.998 0.706 1.27 1.61
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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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