电气化铁路及风电对电网电能质量的影响分析

【摘要】： 随着社会经济的快速发展,我国加快了铁路建设的速度,其中电气化线路占了很大的比重。在能源短缺和环保双重压力下,利用可再生能源-风能发电成为电力发展的一个重要趋势。风力发电是新能源发电中技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电技术之一。近年来,我国风力发电得到了快速发展,风力发电逐步成为电力工业的重要组成部分。电气化铁路和风电场都要最终接入电网,会对电网的运行尤其是电能质量方面产生比较大的影响。本文围绕电气化铁路和风电场对电网电能质量的影响分析开展研究,主要工作如下: 分析了我国电气化铁路与风电的现状和主要存在的问题。我国采用的单相工频交流牵引方式是当今世界比较先进也是应用比较广泛的铁路电力牵引制式。但是,自其接入电网以来,就存在着一些问题。电气化铁路产生的负序、谐波严重地影响了电网电能质量,降低了电网供电的可靠性。由于风能具有随机性和间隙性的特点,随着风电装机容量的增加,在电网中所占比例的扩大,对电网的安全、稳定运行带来重大的影响,其中最为突出的问题就是风电场及接近风电场的区域电力网电压质量严重下降,甚至可能导致电压崩溃。 对电气化铁路和风电场可能引起的电能质量问题的理论基础进行了综述,对当前国内外的电能质量标准进行了总结。 对电能质量问题当前所应用的计算分析方法进行了总结,尤其详细讨论了电气化铁路计算中需要用到的基于AT等值电路的潮流算法。 通过与电网相连的电气化铁路的计算,定量地分析了电气化铁路产生的负序和谐波,从而准确地计算得到了由于电铁而产生的三相不平衡度以及总谐波畸变率,并进一步分析了产生负序和谐波的原因。为改善由于电气化铁路引起的电网电能质量问题提出了一些建议性的措施。 讨论了风电可能引起的电能质量问题。风电接入电网之后对电网电能质量造成比较严重的影响,尤其是电压质量严重下降。本文通过对风电示例的实际计算,详细地分析了风电对接纳风电场的区域变电站的电压质量的影响。 【关键词】：电气化铁路 风力发电 电能质量 不平衡度 谐波畸变率
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM711
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 电能质量问题的提出8
• 1.2 电能质量问题的研究现状8-9
• 1.3 选题背景与选题意义9-11
• 1.3.1 电气化铁路9-10
• 1.3.2 风电场10-11
• 1.4 本文的主要工作和目的11-12
• 第二章 电能质量的理论基础与标准12-25
• 2.1 电压偏差12-15
• 2.1.1 电压偏差的定义12-13
• 2.1.2 电压偏差的原因13-14
• 2.1.3 电压偏差过大的危害14-15
• 2.1.4 电压偏差的标准15
• 2.2 谐波含量15-19
• 2.2.1 谐波的基本定义15-17
• 2.2.2 谐波的主要危害17
• 2.2.3 谐波标准17-19
• 2.3 电压闪动和闪变19-21
• 2.3.1 电压闪动和闪变的定义19
• 2.3.2 电压波动与闪变的产生与危害19-20
• 2.3.3 电压波动与闪变的标准20-21
• 2.4 三相电压不平衡度21-25
• 2.4.1 基本概念21-23
• 2.4.2 三相不平衡的危害23
• 2.4.3 三相不平衡的标准23-25
• 第三章 电能质量的计算方法25-32
• 3.1 电能质量的分析方法25-28
• 3.1.1 时域仿真方法25-26
• 3.1.2 频域分析方法26-27
• 3.1.3 基于变换的方法27-28
• 3.2 简单的潮流计算28-32
• 3.2.1 等值电路算法模型28-30
• 3.2.2 基于AT 等值电路的算法30-32
• 第四章 电气化铁路对受端电网电能质量的影响32-55
• 4.1 电气化铁路供用电结构32-34
• 4.2 电气化铁路的各项参数34-41
• 4.2.1 牵引变电所的电气接线及接入系统34-35
• 4.2.2 电气化铁路两相式供电的接线形式及线路参数35-37
• 4.2.3 电气化铁路各牵引变电站参数37-40
• 4.2.4 电气化铁路负荷参数及牵引变压器参数40-41
• 4.3 电铁沿线电网背景谐波与负序41-43
• 4.3.1 测试原则与方法42
• 4.3.2 各变电站背景谐波与负序测试结果42-43
• 4.3.3 测试结果分析43
• 4.4 电气化铁路对电能质量的影响43-53
• 4.4.1 负序的计算43-48
• 4.4.2 负序的分析48-50
• 4.4.3 谐波的计算与分析50-53
• 4.5 减少电气化铁路对系统影响的建议性措施53-55
• 第五章 风电对受端电网电能质量的影响55-64
• 5.1 电压偏差55-57
• 5.2 电压波动57-64
• 5.2.1 并网风电机组引起电压波动的原因57-59
• 5.2.2 并网风电机组电压波动的测量与估算59-62
• 5.2.3 并网风电机组电压波动的限值62-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 参考文献66-68
• 发表论文和科研情况说明68-69
• 致谢69

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