电气铁道三类牵引变压器输入电力系统的不平衡谐波分析

本文通过对电气铁道了Y/Δ-11和V/V牵引变压器三相不对称运行和T接(scott)牵引变压器两相负荷不平衡运行的谐波分析,提出了电气铁道输入电力系统不平衡谐波的序谐波和线谐波电流概念并对上述3种牵引变压器进行了计算。(输入系统的负序(基波)电流用谐波电流统一公式计算)。讨论了各次线谐波和序谐波电流以及负序(基波)电流随供电臂机车电流的变化规律。 文中对上述3种牵引变压器输入系统各次谐波电流的特点和负序(基波)电流的大小作了比较。并将国内外其它几种牵引变压器等效为上述Y/Δ-11或T接牵引变压器,以便利用所述公式计算它们输入电力系统的不平衡谐波。     

电铁牵引站V/V牵引变压器注入系统的谐波和负序分析

为了分析牵引供电系统产生的谐波和负序电流所造成的影响,建立了基于PSCAD/EMTDC的典型牵引供电系统和公用电网的模型。在V/V接线形式的牵引变压器下,分析两供电臂机车不同台数运行方式下产生的谐波和负序的影响。     

电气化铁道输入电力系统的序谐波电流的分析

本文对电气化铁道牵引网供电系统为ＢＴ供电方式，牵引变压器为Ｙ／Δ－１１的普通三相变压器，高压侧１１０ｋＶ接入电力系统时依次序换相，低压侧Δ绕组ｃ相固定接地，ａ，ｂ相接供电臂向两侧电力机车供电，同对称分量法和相量图法分析一个或多个牵引变电所供电时，电力系统中的各相相电流和基波负序电流变化的情况，并得出各次三相不平衡的线谐波电流均由序谐波电流组成，都含有正序谐波分量和负序谐波分量的结论。     

高速牵引供电系统建模及其运行参数对电网谐波的影响

本文在对牵引供电系统中交直交机车运行原理分析的基础上,建立了以有功功率、功率因素、直流侧电压3个指标作为参考的CRH380B型机车简化模型,并采用PSCAD/EMTDC搭建了电力机车-牵引网-电网牵引负荷联合仿真模型,通过仿真分析了运行参数AT变压器漏抗、外部电源容量(电网容量)、牵引变压器容量对电网电流谐波的影响。仿真结果表明,AT变压器漏抗、牵引变压器容量对电网电流谐波有影响较大,而外部电源容量对电网电流谐波的影响较小。     

电气化铁路用Yd11型变压器两相平衡协调控制系统

根据Yd11型牵引变压器的原副边侧电流、电压的对应转换关系,提出了一种解决电气化铁路所存在的负序、无功与谐波问题的分析方法,并给出了与方法对应的电路结构。通过对牵引变压器先进行相量分析,得出最适宜的应输入牵引变压器两相的电流幅值与相角关系;再通过时域分析,应用瞬时功率理论获得消除谐波与无功等分量的电流检测方法。通过MATLAB/Simulink仿真软件进行仿真验证,结果说明所提方法与电路结构能有效平衡电气化铁路两相负荷,提高功率因数,并消除谐波污染。     

不同牵引变压器接线方式的应用研究

选择某地区实际电网,建立了典型牵引供电系统和公用电网的PSCAD/EMTDC仿真模型,所谓典型公用电网,是指通过大量的资料搜集和整理,得到的电能质量问题突出,特别是电气化铁路负荷较重,且电网结构比较薄弱的某地区电网.采用上述仿真模型进行仿真,得到变电站母线谐波情况,将仿真结果和实际测试数据进行了对比,仿真结果表明所建立模型可以很好地反映牵引供电系统的谐波情况和负序影响等.验证了所建立仿真模型的可靠性.利用所建立模型详细分析了不同接线牵引变压器对公用电网产生的谐波和负序影响,并从谐波、负序等电能质量污染因素和经济因素综合评价,得到Scott接线和阻抗匹配平衡牵引变的综合性能最好.仿真分析结果具有较高的可信度和工程参考价值.     

电铁谐波的测量与仿真分析

为了分析电力机车产生的谐波对电力系统的影响,以某牵引变电所普通的Ynd11型变压器接线为例,从动态的过程对牵引供电系统和电力机车进行建模仿真,分析了注入110 kV侧的不平衡谐波电流和电压;通过模型的仿真结果和实际测量数据对比验证了模型的正确性;同时,针对机车不同牵引功率,仿真分析了其对电力系统影响,包括电流谐波、电压谐波和负序电压变化.结果表明:电流、电压谐波随着功率的增加呈曲线增加,其变化趋势复杂;而负序电压含量变化近似一条直线,与功率的变化成正比.     

采用MMC-RPC治理牵引供电系统负序和谐波的PIR控制策略

为综合治理铁路牵引变压器的负序、无功、谐波问题,设计了基于模块化多电平换流器的铁路功率调节器(MMC-RPC)。首先设计了频率自适应功率分离器,并从功率角度分析了Scott牵引变压器(STT)牵引供电系统综合治理的补偿量;然后在构造虚拟正交分量后建立了单相MMC数学模型,在同步旋转坐标系下分析机车谐波电流的特性,指出单相奇次谐波电流在dq坐标系下都以4的倍数次波动;最后提出了需要更少的谐振控制器数量的比例-积分-谐振控制策略。在Matlab中搭建MMC-RPC仿真模型进行仿真,结果证明了所提控制策略有效性。     

电气化铁路功率调节器综合补偿系统的稳定性与闭环跟踪能力分析

针对高速化铁路牵引系统产生的大量负序与谐波电流,提出了一种能够进行大容量功率转移、负序补偿与谐波抑制的电气化铁路功率调节器(railway static power conditioner,RPC)结构。首先分析了针对V/V牵引变压器的RPC系统负序补偿原理,建立了其数学模型和控制原理图,重点分析了控制器参数变化对系统稳定性和闭环跟踪能力的影响,为参数的合理选取提供了理论依据。最后进行了仿真验证,仿真结果验证了分析的正确性。     

YNvd接线平衡变压器的电气分析与负序差动保护

求解出YNvd平衡变压器三相系统序分量与两相系统序分量之间的关系,首次推导了变压器ab两相系统侧的序分量电压方程。在此基础上提出了反应YNvd平衡变压器不对称故障的负序差动保护并进行了理论分析。PSCAD搭建的YNvd变压器仿真模型验证结果表明,负序差动保护能够明确区分变压器内、外部故障,对内部不对称轻微匝间短路具有较高的灵敏性;变压器空载合闸,励磁涌流中负序分量小于正序分量,负序差动保护不易误动。     

电气化铁路对电力系统谐波的影响研究

提出利用PSCAD仿真软件建立不同接线方式牵引变压器的模型,并在恒电阻负载下验证了模型的正确性。阐述了将模型应用到某17节点电网进行牵引负荷分析,研究采用不同接线方式的牵引变压器时牵引负荷给电网带来的谐波和负序的影响。通过仿真分析得出当电力系统短路容量一定时,5种接线方式下牵引负荷在电力系统侧引起的电压畸变率由大至小依次为:单相接线、Yn/d11接线、V/v接线、阻抗匹配平衡接线和Scott接线,但5种接线牵引变压器之间的电压畸变率差别不大。     

牵引站对220kV地区电网损耗的影响分析

作为电力系统中的特殊用户之一,电气化铁路具有非线性、不对称和波动性强的特点,其接入会对电力系统造成不利影响。文章将理论研究与实际数据相结合,在PSCAD/EMTDC平台上搭建220 kV电网和牵引变电站的综合模型,进而得出了牵引变电站引起的谐波畸变率与三相不平衡度在电网中的分布情况。在此基础上,主要考虑了谐波与负序对电力线路与变压器损耗的影响,得出牵引变电站带来的谐波和负序对地区电网附加损耗的量化计算结果。     

单相MMC变流器及其在新型牵引供电系统中应用的研究

为解决传统牵引供电系统中所存在着电能质量和过分相问题,首先介绍了一种基于MMC-MTDC的新型牵引供电系统。新型牵引供电系统中需要单相变流器向牵引网提供稳定的电压和频率,据此对单相H桥型模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)进行了研究。介绍了该变流器的拓扑特性,建立了相应的数学模型。将牵引网络认为成无源网络,设计一种基于虚拟同步坐标系下外环定交流电压、内环电流的单相H桥MMC型逆变器向单相无源网络供电的双闭环控制策略;为了抑制桥臂电流所含的二次分量,使用准比例谐振器设计了环流抑制器。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型。仿真结果验证了系统控制策略的可行性和环流抑制器的有效性,变流器能够向牵引网络提供稳定的电压和频率。     

基于V/v牵引变压器的高速铁路电能质量调节器

针对采用V/v牵引变压器供电的高速铁路给电网带来的电能质量问题,提出一种谐波负序调节器并进行了深入研究,包括其主电路拓扑结构和控制方法。主电路由多个单相H桥直流侧相连,构成背靠背结构,然后通过单相多绕组变压器接入牵引网。给出了调节器的控制策略,包括整流侧定直流电压控制策略和逆变侧定有功功率输出控制策略,用PSCAD/EMTDC软件对所提出的主电路拓扑结构和控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明,所提出的主电路结构及控制方法是有效的,调节器实现了负序和谐波的综合补偿。     

三次谐波电流闭锁式变压器过激磁保护分析

就过激磁的原理、危害及电压互感器二次回路电压异常升高的原因分析,找到了过激磁保护误动的原因。根据变压器过激磁时三次谐波电流的特点,将差动电流中三次谐波电流加入到过激磁保护逻辑程序中,起到谐波电流监测,闭锁过激磁保护的作用。为验证三次谐波电流闭锁式过激磁保护原理,采用专业的电磁暂态仿真软件PSCAD构建变压器过激磁模型,该模型具有较高的仿真精度。再利用MATLAB软件对仿真数据进行了处理分析,并与实测数据进行比较,保证了保护原理的正确性。     

新型换流变压器在地铁供电中的应用

针对城轨交通供电系统的传统换流站产生的谐波和无功功率由变压器绕组注入交流网侧,既增大变压器制造成本,又产生噪音问题,提出了一种具有内部三角形绕组的自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器,它将传统无功补偿装置移至绕组内部且公共绕组的等效短路阻抗为零阻抗设计,使二次侧各种谐波源无法进入高压网络,有效抑制了供电系统中的谐波成分,从而具备自耦补偿和谐波屏蔽功能。对比传统的轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器,分析新型换流变压器的谐波电流后计算出了变压器网侧电流特征谐波。新型换流变压器可以进一步减小网侧特征谐波,且解决了传统的轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器副边匝比问题。     

基于FEEMD与TEO的贯通式AT同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护

根据牵引网线路边界对高频暂态量的衰减作用,提出一种基于快速总体平均经验模式分解（FEEMD）和Teager能量算子（TEO）的贯通式自耦变压器(AT)同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护方法。求采集到的电压电流信号故障发生时的瞬时功率,并对暂态功率进行Teager变换求得TEO波形突变点的极性来作为方向判据,判别是正向故障或反向故障;若为正向故障（区内或对侧区外）,再对故障暂态电流信号进行FEEMD分解,提取故障信号的固有模态函数1（IMF1）分量,再对IMF1分量进行TEO变换,求出高频暂态电流信号的TEO谱瞬时值,然后求取其绝对值并求和,进而判断故障位于区内还是对侧区外。最终通过PSCAD/EMTDC仿真软件搭建贯通式AT同相牵引供电系统模型,在不同故障条件下进行大量仿真提取数据,仿真结果证明本方案能够有效区分区内外故障,保护牵引网线路全长。