光伏电站与电气化铁路对电网电能质量交互影响分析
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作者:sxktdq
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发布时间: 2019-05-10
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国网新疆电力有限公司、国网新疆电力公司博尔塔拉供电公司、新疆中信金源电力科技有限公司的研究人员赵普志、李鹏、王凯、段忠德、蔡永军，在2019年第3期《电气技术》杂志上撰文，针对光伏电站的接入点与电气化铁路牵引站电气距离很近的问题，依据两者本身产生的谐波频段和幅值特点以及国标中多个谐波源之间相互作用准则，对两者之间的公用电网谐波进行了分析...
国网新疆电力有限公司、国网新疆电力公司博尔塔拉供电公司、新疆中信金源电力科技有限公司的研究人员赵普志、李鹏、王凯、段忠德、蔡永军，在2019年第3期《电气技术》杂志上撰文，针对光伏电站的接入点与电气化铁路牵引站电气距离很近的问题，依据两者本身产生的谐波频段和幅值特点以及国标中多个谐波源之间相互作用准则，对两者之间的公用电网谐波进行了分析。
最后在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了含有光伏电站和电铁等效模型的电网仿真模型，对电铁和光伏电站的谐波交互影响进行了分析，验证了本文方法的有效性。
光伏能源作为一种新型能源，其本身具备一定的清洁性，近年来依靠光伏能源发电成本的不断下降与国家优惠补贴政策得到了快速发展。虽然国家对光伏并网发电做出了明确的技术规定，但光伏在并网后，由于其逆变器本身特性仍会产生一定数量谐波，给实际电网供电环境带来一定不良影响。
因此，对于分析和梳理光伏电站对电网电能质量的影响，许多专家和学者已经做出了一系列卓有成效的工作。电气化铁路作为一类重要负荷，对国家经济起到基础性作用，但其本身不对称接线和运行方式，会对接入点电网电能质量造成较大的影响。
文献[5]研究电气铁路的低频振荡问题。文献[6]针对大型光伏电站与电网谐波交互影响作用进行了分析，并用实际数据验证了方法的有效性。文献[7]在PSCAD/EMTDC仿真平台上计算了电气化铁路接入对电网的谐波影响，为实际中电能质量评估提供了参考依据。文献[8]将电气化铁路接入对光伏联络线的有功、无功、电压影响进行了分析。文献[9]提出电气化铁路的电能质量补偿问题。
本文在前人研究成果的基础上，首先，研究了光伏的谐波模型以及主要谐波频段；然后，分析了电气化铁路负荷的主要谐波模型，根据谐波叠加原理分析了两者之间相互作用的方向和影响；最后，在PSCAD/EMTDC平台搭建模型对两者进行仿真模拟，分析两者之间相互影响的影响因素，并与实际测试数据进行比对，验证理论的有效性。
图3 电气铁路和光伏同时接入电网等效示意图
图4 电气铁路接入光伏退出电网等效示意图
图5 PSCAD仿真示意图
结论
本文讨论了光伏电站和电气化铁路对电网电能质量交互作用的问题，主要结论如下：
1）光伏电站和电气化铁路之间谐波电流会相互抑制，具体的抑制作用取决于电网结构。
2）多谐波电流之间相互抑制作用会随着谐波的次数变化而变化。
3）本文的讨论没有涉及高次谐波（如25次以上谐波），因为高次谐波主要是由电气化铁路产生的，光伏电站并不会产生，两者之间不会发生交互影响。
还有待进一步完善的工作是，仿真谐波幅值和实测谐波幅值并不完全对应，需要同时对多个测点进行测试，搜集更为详尽的数据，修正现有仿真结果，以达到更加接近实测结果的目标。
