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基于负荷不确定性的储能式铁路功率调节器容量优化设计
| 论文题名： | 基于负荷不确定性的储能式铁路功率调节器容量优化设计 |
| 关键词： | 铁路供电;功率调节器;电能质量;K-means聚类算法;负荷削峰;补偿容量 |
| 摘要： | 随着经济社会的发展，人们对公共交通的需求逐年增长，因此公共交通在国民经济中占据越来越重要的地位。而由于科技的进步，电气化铁路在近几十年发展迅速，越来越成为人们日常生活中不可或缺的部分。然而电力机车供电具有不对称性和波动性，又由于牵引电网结构而带来的不确定性和不对称性，以及综合的波动性，都给牵引供电系统带来了一定的电能质量问题。问题包括了负序分量和无功含量大，谐波明显等，不仅会影响牵引系统自身的稳定运行，还会影响牵引电网沿线周边其他用户的用电质量。基于现有的研究，铁路功率调节器(RailwayStaticPowerConditioner,RPC)在平衡有功功率，补偿无功功率，减小负序分量，减少谐波含量等方面，具有良好的综合治理能力，是未来电气化铁路发展重要的方向之一。然而，传统的RPC在解决上述问题上，仍在存在一些劣势，其中包括符合分析方法的理想化带来的补偿容量过大经济性问题或补偿容量过小的补偿不足问题，还包括对再生制动能量无法存储的浪费问题。因此，本文针对铁路功率调节器进行了深入的研究，主要研究内容和创新点如下： 针对传统方案中，以一个固定值代表负荷极限对负荷处理的办法，而不考虑牵引负载不确定性，及其带来的补偿容量太大降低了经济性和补偿容量太小无法满足要求的问题，本文提出采用多场景分析的办法。该方法将波动负荷进行分析和一定的处理后，再对其进行聚类分析，将波动负荷分类成多个体现其运行特性的场景。这种数据分析处理办法考虑到了负荷的不确定性，更符合实际负荷的运行情况。 针对牵引系统牵引工况下，供电系统两供电臂负荷波动大，补偿容量大的问题，提出了一种基于考虑负荷不确定性的RPC多场景容量优化方案，通过建立优化模型，在对负荷进行多场景分析后，对RPC容量进行优化，并计算每个场景的优化补偿能力，最终得到适合每个场景的补偿能力，在满足补偿要求的同时，提高了RPC的经济性。最后通过仿真实验和对比分析验证了其有效性。 针对牵引负荷再生制动工况下，再生制动产生的电能通过变压器注入牵引电网，产生负序电流，对电网其他用电设备产生影响，研究了一种储能式的RPC，介绍了储能部分的结构和运行情况，并通过分析储能式RPC的电气化模型，构建了其参与再生制动能量利用和负荷削峰模型。然后对储能式RPC的经济成本进行了分析，以综合经济效益最大为目标，得到储能式RPC储能系统的优化配置容量，最后通过仿真实验和对比分析验证了该方法的有效性。 |
| 作者： | 李倩如 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 罗培 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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