同相供电对电流检测的要求-高速铁路供电关键技术

为了达到平衡补偿的目的，需要同相供电系统的平衡补偿装置提供与待补偿的广义无功电流大小相等的补偿电流（期望补偿电流），以消除牵引负荷中的谐波、无功和系统中的负序电流。所以生成补偿电流的关键是如何从负荷电流中提取出需要补偿的电流参考量，包括正序无功电流、负序电流和谐波电流。从负荷电流中提取出需要补偿的电流参考量的过程称为期望补偿电流的检测。期望补偿电流的检测是基于有源补偿同相供电系统的关键技术之一，期望补偿电流检测方法的优劣将直接影响同相供电系统对谐波与无功的补偿效果和三相系统的平衡效果。

期望补偿电流的检测方法有多种，不同检测方法其性能也不同。正确评价检测方法的性能，合理选择优越的检测方法，对于实现同相供电的技术要求具有重要意义。检测方法的性能主要体现在两个方面：一是快速性，也就是检测方法从信号输入开始到得到被检测量所需要的时间；二是准确度，也就是检测得到的量值与被检测对象中实际量值的接近程度。检测方法快速性可以用数据窗、动态跟踪特性和运算量三个指标来度量；检测方法的准确度可以用相对误差来度量。

（1）数据窗——检测方法从检测对象中得到被检测量所需要的被检测信号的数据样品时间长度，一般以工频周期为单位。数据窗长短与检测方法所基于的检测理论有关，如基于传统的功率定义的检测方法，由于传统的功率定义为，计算出功率需要电压u（t）和电流i（t）一个周波的数据，故数据窗为一个周期，也就是20 ms；但是若基于瞬时无功功率定义的检测方法，则只需要电压u（t）和电流i（t）一个时刻的数据，故数据窗长度理论上为零。

（2）动态跟踪特性——检测得到的量快速跟踪检测对象中被检测量突变的能力，可用延时时间来度量。延时时间是指从被检测量由一个量值跃变为另一个新量值时刻开始，到检测方法得到这个新量值所需要的时间。显然检测方法的数据窗越长，则延时越长，其动态跟踪性能越差。所以当前的检测方法很多是基于瞬时无功功率理论实现，其原因就是为了减小数据窗长度，提高检测方法的动态跟踪性能。当前的检测方法一般需要滤波器，由于滤波器存在延时，所以基于瞬时无功功率的检测方法延时长短与动态跟踪性能主要取决于滤波器本身。

（3）准确度——可用检测得到的量值与被检测对象中实际量值之间的相对误差来表示，相对误差越大准确度越低。

（4）运算量——检测方法得到结果所需要的计算量，计算量越大对硬件的要求也越高，耗时也越长。(www.xing528.com)

对检测方法各项性能指标的要求，与检测方法应用场合、实现方法和技术水平有关。不同的应用场合其要求也不同，如对于实时性要求不高场合，则检测方法的准确度高低是主要的，速度特性是次要的；对于实时性要求很高的场合，如同相牵引供电系统的电流检测，除了满足同相供电对检测的准确度要求之外，检测方法的实时性却更加重要。实现方法不同对检测方法的指标要求也不同，如检测方法采用递归算法实现，那么算法必须收敛。对检测方法指标的要求还与硬件发展水平有关，由于当前计算机芯片技术的不断发展，计算机运算能力越来越强，因此运算量一般容易满足要求。所以在满足准确度要求的前提下，数据窗大小和实时跟踪特性便成了检测方法的重要指标。对检测方法性能指标的要求也是辩证的，如单从计算准确度角度看，数据窗越长，所用数据越多，计算结果越准确、越可靠；但这仅对平稳变化的信号是正确的，对于变化剧烈或突变的信号，如电气化铁道牵引负荷，数据窗越长，则检测结果越不准确，结论恰恰相反。

总之，同相供电系统对补偿电流检测的要求如下：

（1）必须满足准确度的要求，这是前提。

（2）由于牵引负荷剧烈变化特性决定了同相供电系统必须采用数据窗小、实时跟踪特性好、延时时间短的检测方法，否则难以得到准确的检测结果和很好的平衡补偿效果。