光伏接入牵引供电系统对电能质量的影响
牵引变电所运行电能质量分析
牵引变电所运行电能质量分析牵引变电所运行电能质量分析摘要:随近年来着我国电气化铁道的迅速发展，由电力牵引引起的电能质量问题越来越引起人们的关注。
电力牵引是指在电气化铁路上行驶的电力机车，它是单项大功率非线性负荷。
相对于电力系统其它负荷，电力机车由于存在功率大、分布广、冲击力强、三相不对称等特性，因此在其沿铁路移动用电过程中必然会有较大的负序电流和高次谐波注入电网，从而影响电网电能质量。
本文主要分析电力牵引负荷产生负序电流和高次谐波的规律，并提出对应的治理措施，这对于保证电力系统正常运行和提高铁路部门的经济效益都有十分重要的意义。
关键词：牵引变电所电能质量引言随着我国电力市场的不断完善，电力部门不仅要满足用户对电力数量的不断增长的要求，还必须满足较高电能质量的要求，为用户提供安全、可靠、清洁的电力能源成为电力部门获取利润的先决条件，也是实现良好社会效益的唯一手段。
因此，电能质量的好坏直接关系到包括电力工业在内的工商业系统，乃至整个国民经济的发展前景，对于我国这样的发展中国家更具有不可忽略的现实意义和战略意义。
为了保护电网的安全运行和用户的安全用电，迫切需要加强对电网电能质量进行监测和综合分析，掌握电网的电能质量水平和状况，依照国家标准进行在线评估采用统计规律。
从而使电能质量指标参数供给广大电力工作者、用户以及决策领导层进行分析应用，采取防范措施，限制强干扰源，从而确保电力系统的安全、可靠、经济运行，保护电力用户的合法效益。
一、电能质量的基本概念电能质量描述的是通过公用电网共计用户端得交流电能的品质。
理想状态的公用电网以恒定频率、正弦波形和标准电压对用户供电。
在三相交流电力系统中，各相的电压和电流应该处于幅值大小相等，相位互差120度得对称状态。
由于系统各元件（发电机、变压器、线路等）参数并不是理想线性和对称的，负荷性质各异且随机变化，加之调控手段的不完善以及运行操作、外来干扰个各种故障等原因，这种理想状态在实际中是不可能存在的，由此就产生了电网运行、电气设备和用电中的各种问题，为尽量减少、避免这些问题，就需要对电力系统运行参数及电能参数有一定的限制，由此也就引起了电能质量的概念。
电气化铁路牵引供电对电网的影响及其应对措施探讨
【 要】 摘 随着广珠铁 路和广珠轻轨铁路的建设 ， 电气化铁路和 牵引供 电将对 电网的运行和维护造成 一定 的影响。 由于 牵引供 电系统 的特
殊性 ． 波电流 、 谐 谐波电压以及无功功率的消耗将严重影响 电力系统的稳定性 ， 下面就 牵引供 电的影 响因素进行论 述 ， 最后对 牵引供 电中谐 波
３ 加强对电气化铁路谐波危害性 的认识及加强监督管 理涉 及电网安全稳定运 行和广大用 户利益的重要 的工 作 ．随着广珠铁路 和广珠轻轨接人工 程的 日益 临 近． 我们应高度重视 。 采取必要措施加强对这项工作的组织领导 。 当 应 组织专门团队 ． 究处理 电气化铁路谐波管理和治理 中的可 能出现的 研 重大问题 ． 以确保对 电气化铁路谐波管理工作顺利进行。 ３ 提前介入 ． 预控 ． ２ 做好 对电气化铁路谐 波管理 和治理工作 ． 涉及 电网安全稳定运行 和广 １ 电气化铁 路牵引供电 系统对电网的影响 因素 大用户利益 ， 我们设计 、 、 发规 生技 、 安全 、 调度 、 电等有关业务部 门 ， 用 １１ 谐 波 影 响 ． 必须要求业 主方 提供准确 的电气 化铁路谐波 的计算 和谐波抑制措 施 电气化铁路一 般采用两相一地的运行方式 ． 牵引机车又是单相大 和解决方案 。 功率整流负荷 ． 其用 电会产生大量 的谐 波与负序 。 如不能 在电气化铁 ３ 加强监管 ． ． ３ 全程监控 路牵 引变 电站得到及 时治理 。 将注入 电力 系统 。 影响全 网 ． 波及用户 。 谐波与负序是电能质量的两项指标 我们应加强对电气化铁路谐 由于 电气化铁路牵 引机车沿铁路移动用电 ． 其产生的危害性远 比其他 波与负序的检测工作 ． 并将其纳入正常 的电能质量监督体 系进行 考核 任何谐波源设备更为严重 ． 为广泛 。 更 据不完全统计 ， 自电气化铁路投 管理 ， 将其 纳入供用电合 同。 以便为今后 电能质 量监督 、 电气化铁 路 运三 十多年 以来 ．电铁谐波 与负序已引发过 ２ ０ Ｗ 发 电机 跳闸 ， ０Ｍ 山 谐波 的治理 、 电气化铁路谐波危 害事件 的分析提供法律的依据 今后 ， 西、 河南 、 贵州等 电网大面积停 电或系统解 列 ， 网产生局部谐 振 ， 电 发 电网发生安全运行事故或重大电气设备损坏事故 时． 要把 电气化 铁谐 电机转子损 坏 ． 继电保护非正常频 繁启 动 ． 用户 电动 机和电容器大量 波作为重要的诱发原因加 以分析 确系 电气化铁路谐波负序造成的 对 烧坏 ， 小火电厂不能就近并 网等一系列的危害 ， 使社会 、 电力部 门和用 事故 ． 我们要依法追究 户蒙受 了巨大的经济损失 『 ２ ＿ ３ 要加强电气化铁路对 电网产生其他干扰与影响问题的研 究 ． ４ １ 无 功 影 响 ． ２ 电气化铁路是专线双 电源供 电的用户 ． 一方面它对供 电可靠性提 电气化铁路牵引机车是单相大功率电感负荷 ． 消耗大量的无功功 出了较高的要求 ， 另一方面它对 电能质量 、 电保护及 自动装 置、 继 电能 率． 功率因数很低 ． 而且牵 引负荷变化极大 ． 出现最大和最小运行方式 计量准确性 、 系统无功补偿等产生 严重干扰与影 响 ． 不仅直接威胁 到 的频率 多 ． 大运行方式多 台机车 同时启动时无功缺额 大 ， 最 出现 比较 电网安全 ． 而且增加我们预防的工作量 和投入 。 对此 ． 我们必须认 真研 多 的欠补偿 ． 小运 行方式无机车通过 时 ． 最 牵引变 电站 的无 功补偿会 究予 以解决 。 避免采用降低保 护灵敏度或退 出保护等方式来消除电气 注入 电网 ， 如果不采取措施及时治理 ， 将严重影 响电网电能质量 。 化铁路对继电保护的干扰 与影响 ： 要研究采用频带特性适合 电气化 铁 路计量用的 电能表 ， 以利提高电能计量准确性 。 ２ 电气化铁路牵引供 电谐波抑制及无功补偿的原则 ３ 谐波抑制和无功补偿 的技术措施 ． ５ ２１ 电气化铁路 谐波的治理原则 ． 在牵引变电站装设先进 的谐波抑制和无功补偿装置 电气化铁路 电气化铁路是公用 电网的一个用户 电气化铁路用 电必须严格遵 牵引负荷变化极大 ， 在轻载时形成无功倒送进相无功 。必须 在谐 波源 守《 电力法》 电力行政法规和 国家为公用电网制定的技术标准 。对谐 头牵引变电站加装先进的谐波抑制装置和无功补偿装置如 Ｌ 、 ｃ调谐 滤 波问题应依法治理 ， 国家标准治理 ． 依 我们应公平对待一切用户 ． 在治 波器 、 静止无功补偿器 ｆ ｃ或是有源 电力滤波装 置ｆＰ 或 Ｓ Ｃ￣ 源 ｓ ） ｖ ＡＦ Ｖ） 理上不搞双重标 准。对 电气化铁路谐波应坚持谁产生谁治理 。 谁危害 滤波器装 置 ， 即由电力 电容器 、 电抗器和电阻器适 当组合而成 的滤 波 谁负责的原则。为从源头对 电气化铁路谐波进行有效治理 ， 凡新建的 装置 ［ ５ ］ ｃ 电气化铁路供电工程在可行性研究阶段 ． 应要求业主方同步进行谐波 防止电气化铁路注入 电网的谐波出现局部放大的问题 电力 系统 问题 的研究 ． 出谐 波治理方案 的有关 文件 ． 提 并将 以文件作 为可行性 运行方式改变而出现最小运行方式 时． 必须充分估计 电气化铁路产 生 研究报告 的组成部分一 报我局生技及规划 、 计部 门、 设 调度 中心等有 的干扰与影 响对 电网安全运行 的威胁 ． 系统频率特性 变化时 ． 在某些 关部 门审批 。 条件下可能和系统发生谐 振或产生谐波放大 ． 引发事故 静止无 功补 ２ 电气化铁路 无功 的补偿原则 ． ２ 偿器虽然可 以根据无功功率需求量 自动进行补偿 ． 适合抑制快速变 化 无功功率按照分层 分区的控制原则 ． 力求 就地平衡 ． 不得 向电网 的畸变负荷（ 如电力机 车） 所产生 的电压波动和闪变 ． 但是 也必需注 意 注入无功。牵引变电所应充分发挥无功补偿设 备的调压作用 ． 切实做 它们 自身所产生的谐波影 响 好无功补偿设备投切管理 。 保证电压在控制范围内运行。牵引变电所 主变高压侧功率 因数应保持在 Ｏ ５以上 用户所安装 的电力 电容器 ４ 结 论 ． ９ 组， 应根据电网实际存在 的情况 ， 采取加装串联电抗器等措施 ， 防止投 电气化铁路具有速度 快、 运输能力强 、 节约能源 、 牵引性 能好 等优 切 电容器过程 中发生谐波放大 ． 电力设 备安全运行＿ 保证 ４ ＿ 。新建 电气 点 ， 随着珠 三角一体 化建设和公共 交通建设的 紧迫性 ， 电气化铁路 及 化铁路供电工程 必须有谐波抑制及无功补偿措施 ． 并与工程实行 同时 牵引供电必将得到越来越 广泛 的应用 。由于电气化铁路 的负荷特殊 ． 设计 、 同时施工 、 同时投运 的“ 同时” 三 原则。 所产生 的谐 波、 不仅影响到 电铁 牵引站的供 电可靠 性 ． 负序 对当地 电
牵引供电系统SCADA系统
根据分析结果，追踪和定位问题所在，为后 续的修复和优化提供依据。
测试结果评估与讨论
测试结果评估
根据设计要求和测试标准，对测试结果 进行评估，判断系统是否满足预期目标
。
改进措施提出
针对发现的问题，提出相应的改进措 施和建议，优化系统的设计和实现。
问题总结与分类
对发现的问题进行总结和分类，分析 问题的性质、严重程度和影响范围。
监控与控制
通过监控软件对现场设备进行实时监控，并 根据需要远程控制设备的运行。
04
牵引供电系统SCADA 系统设计
设计目标与原则
实时性
可靠性
确保系统能够实时监测牵引供电系统的状 态，及时响应和处理各种事件。
保证系统在各种恶劣环境下都能稳定运行 ，减少故障发生的概率。
可扩展性
安全性
考虑到未来发展的需要，系统应具有良好 的可扩展性，方便后续升级和改造。
数据处理
对采集的数据进行处理，如滤波、计算、转换等 。
数据传输
将处理后的数据通过通信网络传输到服务器或人 机界面。
控制策略实现
故障定位与隔离
通过实时监测和分析数据，定位故障点并自动或手动隔离故障区 域。
越区供电
在故障情况下，实现越区供电以保证列车的正常运行。
负荷分配与优化
根据实时数据和历史数据，对牵引供电系统的负荷进行分配和优 化，提高系统的运行效率和稳定性。
06
牵引供电系统SCADA 系统测试与验证
测试方案制定
测试目的明确
确保牵引供电系统SCADA系统的功能、性 能和安全性满足设计要求。
测试范围确定
涵盖系统的各个模块和组件，包括硬件、软 件和网络通信等。
大规模光伏发电对电力系统影响综述
大规模光伏发电对电力系统影响综述唐 君 鞠 颂 刘庆鑫（国网大连供电公司，辽宁 大连 116000）摘 要：大规模光伏发电系统通常都是结合运用光伏电池设备还有相关发电模型来维持正常运转，他能够高效运用太阳能等其他可再生能源。
换而言之，就是说他对于大自然的依赖相对比较大，他所生产的电压以及频率与以往的发电系统有所区别，所以，大规模光伏发电系统会不会不利于电力系统的正常运转就成为了抑制其无法高速发展的主要原由。
所以，这篇文章主要就是对大规模光伏发电的基本情况做一个简单的介绍，并分析其所对于电力系统产生的影响，致力于能够完善并改进系统的服务功能，使得发电方式研究思路得到拓展。
关键词：大规模；光伏发电；电力系统；影响引言：基于我们国家社会经济以及科学技术的高速进步，人们的生活水平不断提高，同时环保意识也相应增强，在这个背景下，新能源基于其独有的特点而深受各界人士的喜爱，光伏发电技术是当代技术里面发展较为成熟的新能源，此技术的科学运用可以有效处理当前所存有用电供应困难的问题。
可实际上，以往所运用的水利以及火力发电和光伏发电间还是存有些许距离，在光伏发电并网的时候，非常容易使得电力系统的运转频率还有电压受到干扰，所以，就应当增强对于大规模光伏发电所对电力系统产生的干扰的研究重视。
1国内光伏发展现状二零零二年，我们国家的光伏企业得到初步发展。
在“十五”期间，我们国家在光伏发电研发工作上先后通过“国家高技术研究发展计划”、“科技攻关”计划安排，开展了晶体硅高效电池、非晶硅薄膜电池、啼化锅和铜锢硒薄膜电池、晶硅薄膜电池以及应用系统的关键技术的研究，上的光伏发电技术以及其相关产业水平得到提升，同时也大幅度减小了光伏发电制造业和世界其他国家之间所存有的差距。
二零一零年，基于欧洲所对光伏产业需求不断减小的情况，我们国家的光伏产品得到飞速发展，顺利变成了全球光伏产业发展的重要组成成分。
二零一七年，我们国家光伏新增并网装机量已经高达五十三亿瓦特，同比增长已远超于百分之五十，其所积累的并网装机量已经达到了一百三十一亿瓦特，名列世界第一。
供电系统知识点
《牵引供电系统》知识点1、轨道交通的电压供电制式：直流制、单相工频交流制、单相低频交流制。
不同供电制的牵引供电系统结构，应用范围。
2、电气化铁路负荷等级和对进线电源的要求：一级负荷，牵引变电所有两路独立进线电源3、我国电气化铁路的供电制式？单相工频交流制牵引供电系统组成。
4、牵引网为什么会出现分相？电分相绝缘装置设置在什么地方？其什么作用？5、牵引供电系统供电方式：直接供电方式，BT供电方式，带回流线的直接供电方式，AT供电方式。
基本电路原理图，优缺点。
6、牵引供电系统与牵引负荷的特点，分别给电力系统带来哪些电能质量问题？7、如何改善各个电能质量问题？有哪些措施？8、系统短路容量跟哪些因素有关？系统短路容量对各项电能质量指标有哪些影响？9、牵引供电系统电压水平的规定：机车/动车组、接触网、变压器额定电压，最高电压和最低电压10、电压损失和电压降落的概念及计算方法。
11、馈线电流的计算方法：负荷过程法（计算机仿真法）、统计法（同型列车法）、概率分布法12、纯单相变压器、Vv接线变压器、YNd11接线变压器、Scott接线变压器（1）接线原理（2）根据换相要求确定次边牵引端口的电压相别，从而将原边接入合适的相别（3）原次边电流变换关系（4）归算到牵引侧的等值电路（5）在负荷相同的情况下，变压器容量有什么不同？（6）原边负序电流的计算（6）在负荷相同，接入系统电源相同的情况下，不同接线牵引变压器负序影响有什么不同？13、三相-两相平衡变压器的技术条件？14、牵引网阻抗计算的目的？15、Carson理论对导线-大地回路阻抗的计算公式，多导线-大地回路互阻抗的计算公式16、忽略钢轨电流、地中电流在变电所回流处和机车取流处过渡过程的分布，单线牵引网阻抗的简化模型、复线牵引网的简化模型17、单线牵引网电压损失计算、复线牵引网电压损失计算18、单相牵引变压器、Vv接线牵引变压器、YNd11接线牵引变压器牵引端口电压损失计算19、提高牵引网电压水平的措施有哪些？基本原理？20、YNd11牵引变压器滞后相和超前相在负荷相当的情况下，电压损失哪个更大？为什么？在安排负荷端口时通常怎么考虑？21、牵引供电系统产生负序的原因？负序电流计算的基本工具？22、对于不同接线牵引变压器，任意牵引端口负荷（包括牵引负荷、并联补偿支路）单独作用在原边负序电流的计算？牵引端口负荷、并联补偿支路共同作用在原边负序电流的计算？23、已知牵引侧两端口牵引负荷和并联补偿支路电流，计算不同接线牵引变压器原边的负序电流？24、改善电气化铁路对电力系统负序的影响有哪些措施？基本原理？24、在什么条件下，牵引侧两端口牵引负荷在原边的负序电流为零？25、如何对单相牵引变电所、Vv接线牵引变电所和YNd11接线牵引变电所进行循环换相？26、画出单调谐滤波器滤除谐波的电路原理图，并给予说明。
浅析新能源对电网的影响
3.1构建能源互联新格局，推进能源供应清洁化
实施源网荷统筹规划，实现清洁能源高效并网。在规划过程中采取概率型发电预测和负荷预测方法，依据负荷可参与电网调度程度不同将其分为不可控负荷、可控负荷和可调负荷3类，对可控负荷和可调负荷纳入电力平衡考虑，对不可控负荷建立其随机概率分布模型，并通过分析光伏、风电、不可控负荷的随机概率分布特征，开展概率随机规划，在保证电网可靠性、充裕度不降低的前提下，实现源网荷的柔性匹配，减少了新建变电站和线路的投资。以特高压电网为支撑，构建大受端城市电网。开展电网脆弱性评估、可靠性分析评价、源网荷协调性分析评价等工作，及时发现并补强电网薄弱环节，构建与特高压电网有效衔接的大受端城市电网。
关键词：新能源；电网；影响
1新能源并网发电系统
1.1分散式新能源发电技术
第一，风力发电。风力发电技术就是将风能转化为电能的一种技术。风力发电机组在并网运行过程中，需要对电网频率与发电机输出频率进行严格控制，使两种频率相一致，由此来保证并网安全、可靠的运行。风力发电有恒速恒频风力发电和变速恒频风力发电两种技术，恒速恒频技术选择的是可以失速调节或者主动进行失速调节的风力发电设备，而变速恒频技术通过电子变频器将发电机发出的频率变化的电能转换成频率恒定的电能。由于其具有可以在最大程度上捕捉风能，转速运行的范围较宽松，灵活调整系统功率，采取先进的PWM控制等优点，变速恒频技术已经成为现今风力发电最主要的技术。第二，太阳能光伏发电。太阳能光伏发电技术是通过对半导体材料的光电效应的利用将太阳能直接转化为电能。光伏发电系统可以是独立的，也可以是并网的。在实际运用时，太阳能发电系统通常是采用2级电力变换器来工作，第1级起到的作用是变换太阳能输出的电压与控制对光伏电池阵列最大功率的跟踪；第2级是使用逆变器来保持直流侧电压的恒定，并对输入电网的无功功率进行控制。第三，燃料电池。燃料电池是将储存在氧化剂与燃料中的化学能直接转化为电能的一种发电装置。燃料多样、噪音小、排气干净、可靠性高、环境污染小等是其所具有的优点，也因此被公认为是21世纪一种节能、高效、环保的发电方式。
分布式光伏电源联网计量方式及线损核算
分布式光伏电源联网计量方式及线损核算摘要：随着经济和科技水平的快速发展，光伏电站建设周期短使用年限长，只需半年便建成却可安全运行25年时间。
光伏发电发展时间短，国内外对光伏发电运维经验较为缺乏，特别是在我国运维的水平远远没有跟上光伏发展的速度。
因此，如何对光伏发电进行高效、安全运维成为学者专家研究的热门课题，并已取得了一定成果。
对光伏生产运维过程中的造成安全事故的原因进行了分析，其中因防误手段以及逻辑闭锁的缺失造成生产过程中人为误操作的事故在光伏发电事故中占比超过10%；因人为误操作损失赔偿金额占比高达30%，在各种因素中占比最高。
数据采集器和监控计算机通过通讯电缆与光伏逆变器和并网计量柜连接。
关键词：分布式光伏发电；电能采集；线损核算引言配电网的主要目的是高效传输和分配电能。
数量越来越多的光伏电源接入配电网会对输、配电效率产生较大的影响。
配电网需要在分布式光伏电源接入的前提下减少在正常工作条件下的功率损耗和平衡负载，尽可能降低运行成本，同时不应使变压器和线路过载，而且电压降应该保持在允许的范围内。
因此基于配电自动化系统对配电网络进行监测和控制，优化配置配电网络结构，对分布式光伏电源（PV）进行优化配置，成为必然选择。
1分布式发电特点光伏发电是应用最广泛的新能源发电之一。
光伏发电系统是依据光电效应原理，光伏发电系统中光伏组件将太阳能转化为电能并通过逆变器进行整流逆变，然后接入负荷或电网。
在光伏发电系统中，太阳能电池阵列是整个系统能源的来源，控制器是整个系统的核心部件之一，蓄电池用于存储电能并在无光照情况下向负载供电，逆变器用于将直流电变换为交流电。
光伏电池板的输出是非线性的，在某些情况下表现出恒压源特性，某些情况下表现出恒流源特性。
分布式发电技术有别于传统电网的最大不同是是发输配三者在物理空间上高度压缩，其主要技术特点如下：①一般建设在用户附近，输送通道较短，且输送方式灵活；②具备接入现有网架的技术基础，通过一定的技术手段可以反接入电网；③利用新能源发电较多，送侧成本较低；④电能质量难以保证，电压波形十分不稳定。
大规模光伏发电对电力系统影响综述
大规模光伏发电对电力系统影响综述摘要：随着经济和科技水平的快速发展，能源结构发展至今，我国目前的能源结构依旧是以传统能源为消费主体。
同时对于传统能源的消耗量也在日益地增加，由于传统能源大多属于不可再生能源，因此调整能源结构，利用新的技术优化能源消耗结构，让新能源代替传统能源，以此来更好地满足当今市场的需求。
关键词：分布式光伏；并网发电系统；发展应用引言为解决集中式供电方式，在面向大机组模式以及大电网的模式发展进程当中有系统不稳定的问题、且局部在产生事故之后非常容易扩散，停电的面积非常大等情况，本文针对分布式光伏并网发电系统的发展应用做出了进一步探究，提出了分布式光伏并网发电系统总体设计措施，有益于电力系统的绿色、稳定发展。
1分布式发电系统的优势分析分布式发电的实现，是基于以往使用的集中式供电方式实现的集中式供电方式，在面向大机组模式以及大电网的模式发展进程中，出现了系统不稳定的问题。
局部在产生事故之后非常容易扩散，以至于停电的面积非常大，尤其是构建的电力系统十分庞大时，便会提高事故出现的概率。
此外，集中式供电方式并不能对负荷变化不足问题有效跟踪，在增加负荷峰谷之后，会降低电网负荷率，也会降低发电设施的利用率以及输电设施的利用率。
但是，应用分布式发电系统配合集中供电系统的应用，可以有效解决很多问题。
（1）在分布式发电系统当中，每个电站都是彼此独立的，用户可以自己做好控制，所以不会有大规模停电的情况发生。
（2）该系统可以监控区域当中的电力性质以及相关质量，实现原地发电原地应用的目标，输电和配电没有较高的损耗，不需要对配电站进行建立，可以对附加的输配电成本降低，甚至规避成本。
此外，并没有较高的土建成本和安装成本，无论是在农村区域还是在山区，都非常合适，可以提供正常的电力能源。
（3）该系统可以对大型集会以及庆典当中需要使用的移动分散式发电车供电需求给予满足。
（4）该系统还可以满足高峰电力需求。
在白天高峰用电时进行供电，且有理想的调峰性能能，够对电网功率因素加以改善，使电力系统具备非常强的灵活性。
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光伏接入牵引供电系统对电能质量的影响
发表时间：
2019-02-21T14:58:16.847Z 来源：《电力设备》2018年第25期 作者： 韩慧荣
[导读] 摘要：将光伏系统接入牵引供电系统向牵引负荷供电，可在一定程度上降低电气化铁路对电力系统的供电需求，有利于充分利用电
力系统的供电资源。
（国网太原供电公司 山西太原 030012）
摘要：将光伏系统接入牵引供电系统向牵引负荷供电，可在一定程度上降低电气化铁路对电力系统的供电需求，有利于充分利用电力
系统的供电资源。若在接入光伏系统的基础上增加储能装置，可提高光伏能量的利用率，降低牵引负荷剧烈波动对电力系统的影响，减少
牵引负荷产生的负序，改善电能质量指标，因此其在实现电气化铁路的节能和环保方面具有重大意义。
关键词：光伏接入；牵引供电系统；电能质量；影响
一、接入方案
光伏发电系统是利用太阳能光伏板进行发电，通过升压和逆变2级转换后变为交流量。其可作为电源接入牵引变电所的110kV侧或27．
5kV
侧，与电网同时向牵引供电系统供电。若利用牵引变电站的110kV进线侧作为光伏并网接入点，则与常规光伏并网无异，但利用铁路用
地的光伏发电系统容量较小，在经济性方面无突出优势，即使光伏发电系统以额定输出且无牵引负荷，当光伏发电系统的输出功率全部进
入电力系统时，在
110kV侧的电流仍然很小，110kV侧电流互感器设备的计量精度难以满足要求。若在牵引变电站的27．5kV侧接入光伏发
电系统，因为电压等级低，能够直接为牵引负荷供电。因此，本文着重分析光伏系统在
27．5kV侧接入牵引供电系统的方案。
光伏系统产生27．5kV的三相交流电，在牵引变电站的27．5kV公共母线处接入系统后，分别接入1号牵引变压器和2号牵引变压器，
正常发电时，通过主用牵引变压器接入系统，接入方案示意图如图
1所示。
在接入点前设置计量点，用于计算光伏发电量。利用牵引变电站的27．5kV公共母线作为光伏并网接入点，可以实现同时向两侧母线
供电。但是，需论证接入光伏发电系统后对电能质量的影响，特别是不同牵引负荷下电压不平衡度是否满足相关标准要求，确保可以顺利
接入电网。
图2光伏系统采用V型变压器接入牵引供电系统示意图
二、理论分析
1.
光伏牵引特性
我国的电气化铁路牵引供电系统采用工频单相交流制，牵引负荷是一种单相交流非线性负荷。牵引供电系统大量采用V型接线牵引变
压器，这种接线方式简单、容量利用率高。本文以光伏系统采用
V型接线变压器为例分析光伏牵引特性。方案示意图如图2所示。
设光伏系统升压变压器和牵引变压器的变比分别为k1和k2。
光伏系统升压变压器原次边电流关系为:
(1)
光伏系统输出的三相电流I″a、I″b、I″c对称，可得光伏系统注入牵引供电系统的三相电流I'a、I'b、I'c对称。
分析式(1)可以得到光伏系统在电力系统侧产生的三相电流分量为:
(2)
分析式(2)可得光伏系统产生的三相电流注入电力系统是对称的。
按照规格化定向规则，2个牵引端口的负荷电流分别为Iab和Ibc，牵引变压器副边电流与两牵引端口电流关系为:
(3)
牵引负荷在电力系统侧产生的三相电流分量为:
(4)
由式(4)可知，牵引负荷电流反映到三相电力系统是不对称的。
当牵引负荷功率远大于光伏系统功率，且牵引负荷功率因数和光伏系统功率因数均为1时，两者在三相电力系统中产生的电流相量图
如图
3所示。
由以上分析可知，光伏系统采用Vv接线方式可将光伏能量注入三相电力系统。
2.
电能质量影响理论分析
图3三相电力系统侧电流相量图
将光伏系统看作电力系统负载，分别考虑光伏系统和牵引负荷对电力系统产生的影响，对式(2)和式(4)应用叠加原理可得电力系统侧三
相电流为：
(5)
设牵引负荷的视在功率为S，光伏系统输出功率为kS，k=0等效于光伏系统未接入，则有:
以电力系统侧A相电压UA的相角为基准值，电力系统侧三相电流为:
(9)
其中，为光伏系统的功率因数角;θ1、θ2为两臂牵引负荷的功率因数角。根据对称分量法可得电力系统侧三相电压不平衡度为:
(10)
其中，U1为电力系统侧线电压;I－为负序电流;Sd为系统短路容量。
牵引变电所高压侧线电压为110kV，短路容量为750MV•A。当两牵引供电臂负荷均为一列满载运行的CＲH3型动车组时，两牵引供电
臂的电流大小均为
320A，图4为电力系统侧三相电压不平衡度与光伏系统功率和牵引负荷功率比值k的关系，k=0时表示没有接入光伏系
统。由图
4可以看出，光伏系统接入前、后电力系统侧三相电压不平衡度不发生改变，光伏系统的接入功率大小对其不产生影响。分析式
(10)
可得，当负序电流大小及线电压一定时，电压三相不平衡度只与系统的短路容量有关。
图4 电力系统侧三相电压不平衡度与k的关系
设电力系统侧功率因数为cosψ，则有:
(11)
设光伏系统的功率因数为1，牵引负荷的功率因数为0．98，将式(9)中三相电流代入式(11)，可得电力系统侧功率因数与k的关系如图5
所示。当光伏系统的容量不断增大时，电力系统侧三相功率因数逐渐降低。光伏系统接入后降低了牵引变电所全天平均功率因数的根本原
因在于
:加入功率因数为1的光伏系统后，牵引供电系统消耗的有功电能减少，但无功电能大小保持不变。
图5 电力系统侧功率因数与k的关系
光伏系统输出的谐波电压主要由逆变器产生。理想条件下，逆变器输出线电压的频谱中没有载波角频率ωz整数倍的谐波，谐波中幅值
较高的分量对应的角频率为
ωz±2ωr和2ωz±ωr，其中ωr为调制信号的频率。实际电路中谐波的分布情况更为复杂，在不考虑背景谐波电压
及逆变器控制性能的前提下，逆变器产生的谐波电流主要包括两部分
:一部分是死区导致的3、5、7等低次谐波，另一部分是与逆变器开关
频率密切相关的高次谐波。电网的谐波电压与三相不平衡等因素也是光伏逆变器产生不同次数谐波电流的原因。
结束语：
在有牵引负荷的前提下，接入光伏系统后牵引变电所的平均功率因数可能下降，这与光伏系统的容量大小有关。若光伏系统的容量相
较于牵引负荷较小，则光伏系统的接入对电力系统侧的功率因数影响不大。
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