淺談多線合用牽引變電所電能質量實測分析

摘要：多線合用牽引變電所運行條件復雜,實測數據更能反映牽引變電所真實的運行狀況。首先分析了牽引變所功率因數、三相電壓不平衡、諧波等電能質量問題,然后基于實測數據對合蚌客專3座牽引變電所電能質量進行了分析。通過分析得出,牽引變電所電能質量符合國家標準要求,但是個別變電所存在高次諧波諧振問題。

關鍵詞：電氣化鐵路;電能質量;實測數據

0、引言

電氣化鐵路電能質量問題一直以來備受關注,牽引變電所電能質量評估是新建鐵路開通前的重要內容,但是電能質量評估中采取的各類數據是理論計算值,并不能真實反映電氣化鐵路實際運行情況。特別是當鐵路開通后,有其他線路接入,牽引變電所的運行條件發生了重大改變,這時需要對牽引變電所實際運行數據進行測量,利用實測數據對牽引變電所電能質量進行分析和評估。

1、概況

合肥至蚌埠客運專線(以下簡稱合蚌客專)由京滬高鐵蚌埠南站引出,終于合肥樞紐合肥站,與水蚌線、淮南線、商合杭高鐵、合福鐵路等多條鐵路或交叉或并行,牽引供電系統采用AT供電方式,新建劉府、水家湖、邵崗3座牽引變電所。為了實現資源共享,節省工程投資,根據線位特點,3座牽引變電所同時為多條鐵路供電:劉府牽引變電所為合蚌客專、水蚌線供電;水家湖牽引變電所為合蚌客專、水蚌線、淮南線、商合杭高鐵供電;邵崗牽引變電所為合蚌客專、淮南線、商合杭高鐵、合福鐵路供電。合蚌客專線路及牽引變電所分布示意圖如圖1所示。

圖1線路及牽引變電所分布示意圖

合蚌客專線路情況復雜,電力機車類型多,AT供電方式和直接供電方式并存,給理論分析帶來困難,因此本文對合蚌客專牽引變電所220kV側三相電壓、電流和27．5kV母線電壓和電流以及饋線電流等實時運行數據進行了采集,并基于實測數據對牽引變電所功率因數、三相電壓不平衡和諧波等電能質量問題進行了分析。

2、安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維云平臺

2.1概述

基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個中心，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收警報，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。

2.2應用場所

適用于電信、金融、交通、能源、醫用衛生、文體、教育科研、農林水利、商業服務、公用事業等行業變配電運行維護系統的新建、擴建和改建。

2.3系統結構

系統可分為四層：即感知層、傳輸層、應用層和展示層。

感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監測裝置、攝影頭、開關量采集裝置等。除攝影頭外，其它設備通過RS485總線接入現場智能網關RS485端口。

傳輸層：包含現場智能網關和交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過交換機把數據上傳至服務器端口，網絡故障時數據可存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。

應用層：包含應用服務器和數據庫服務器，若變電所數量小于30個則應用服務器和數據庫服務器可以合一配置。服務器需要具備固定IP地址，以接收各智能網關主動傳送過來的數據。

展示層：用戶通過手機、平板、電腦等多終端的方式訪問平臺信息。

2.4系統功能

2.4.1用能月報

用能月報支持用戶按總用電量、變電站名稱、變電站編號等查詢所管理站所的用電量，查詢跨度可設置為月。

2.4.2站點監測

站點監測包括概況、運行狀態、當日事件記錄、當日逐時用電曲線、用電概況。

2.4.3變壓器狀態

變壓器狀態支持用戶查詢所有或某個站所的變壓器功率、負荷率、等運行狀態數據，支持按負荷率、功率等升、降序排名。

2.4.4運維

運維展示當前用戶管理的有關變電所在地圖上位置及總量信息。

2.4.5配電圖

配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開關狀態、電流等運行狀態及信息，支持電壓、電流、功率等詳細運行參數查詢。

2.4.6視頻監控

視頻監控展示了當前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。

2.4.7電力運行報表

電力運行報表顯示選定站所選定設備各回路采集間隔運行參數和電能抄表的實時值及平均值行統計。

2.4.8警報信息

對平臺所有警報信息進行分析。

2.4.9任務管理

任務管理頁面可以發布巡檢或消缺任務，查看巡檢或消缺任務的狀態和完成情況，可以點擊查看任務查看具體的巡檢信息。

2.4.10用戶報告

用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、警報事件等進行統計分析，并列出在該周期內巡檢時發現的各類缺失及處理情況。

2.4.11APP監測

電力運維手機支持“監控系統"、“設備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"、“缺失記錄"、“文檔管理"和“用戶報告"七大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環比、電能質量、各種事件警報查詢，設備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢、用戶報告、文檔管理等。

3、結語

由合蚌客專3座牽引變電所電能質量實測數據的分析可知,采用交直交電力機車后,牽引變電所功率因數得到了顯著提高,諧波含量也大為降低,同時牽引變電所外部電源采用220kV后,系統容量的提升使牽引變電所負序問題得到了解決,在電力部門和鐵路部門的不斷努力下,電氣化鐵路電能質量問題已經得到了較大的改善由于牽引網分布容性電流,對于一些列車對數不多的電氣化鐵路,如新建線路在初期運行時,有可能存在功率因數過低的情況。另外,對于多條鐵路共用牽引變電所,尤其是樞紐牽引變電所,由于車型多,注入的諧波電流頻帶寬,發生諧振動的概率較大,應注意諧振引起的諧波超標問題,嚴重時應采取治理措施。