新型电缆贯通供电系统运行特性分析

新型电缆贯通供电方案是有效减少(或取消)牵引网电分相的方法之一,但梯级供电方案导致电缆牵引网结构复杂。为了研究电缆贯通供电系统运行特性,运用二端口网络解析理论,将电缆牵引网分解为牵引电缆、接触网–钢轨、牵引变压器三类子网络。根据节点电压分裂法,建立了电缆贯通供电系统的统一解算模型,计算节点电压和支路电流,得到电缆贯通供电系统的运行特性。在基波频率下,分析了一个系统案例在不同工况时的牵引网电压变化与牵引变压器电流分配关系。在谐波频率下,研究了系统内的高次谐波传输问题。分析发现,较既有牵引供电系统,电缆贯通供电系统电压损失小,再生能量利用率高,在中心变电所内的谐波放大作用弱,新系统的服役性能优越。     

电气化铁道牵引供电系统电压水平评估

从牵引供电系统电压水平影响因素出发,利用多导体传输线理论推导了牵引网电压损失公式,分析了不同供电方式、不同进线短路容量、不同牵引变压器容量对供电系统电压损失的影响,提出了改善牵引网供电电压水平最有效的措施,即尽可能地减小牵引网电压损失。建议采用AT供电方式。此外,还分析了牵引网电压损失的实际值与工程值,提出了利用电压降模值计算高速铁路牵引网电压损失的方法。研究表明,该方法能有效评估实际牵引网供电臂末端电压水平。     

采用自耦变压器供电的重载铁路牵引电缆贯通供电系统供电方案

针对采用自耦变压器(AT)供电的重载铁路,为了进一步提升其运能和再生制动能量利用率,提出一种采用AT供电的重载铁路牵引电缆贯通供电方案。首先,介绍了采用AT供电的重载铁路牵引电缆贯通供电方案;其次,研究采用AT供电的重载铁路牵引电缆贯通供电系统供电能力,推导该供电系统的等值模型,分析其电流分布关系,计算牵引网等值阻抗,结合其电压分布关系推导出供电能力数学模型,为方案的初步设计提供依据;然后,以某实际重载线路改造设计为案例,分别对既有方案和所提方案的供电能力和能耗情况进行仿真验证;最后,对改造成本及运营经济性进行了分析。分析结果表明所提方案能够延长供电距离,降低牵引供电系统能耗,提高再生制动能量利用率,节省外部电力资源,经济效益较为显著。     

一种改善同相牵引供电系统直流侧电压及补偿容量的方案

针对电气化铁道同相牵引供电系统直流侧电压过高、补偿容量过大的问题,讨论了综合潮流控制器(IPFC)的改进方案。就牵引供电Vv接线、Scott接线和YN,d11接线3种形式,提出同相供电统一改进方案,即根据牵引和再生制动不同工况分别调整IPFC交流侧电抗属性及大小。对直流侧电压和核准容量的分析表明,改进方案可有效降低直流侧电压并减小设备补偿容量。改进后3种接线形式的核准容量都为负载的有功功率,且以Vv接线直流侧电压为最低,YN,d11接线为最高;而Scott接线可简化β侧的电抗设计。通过对Vv接线的仿真分析验证了所提方法的有效性与正确性。     

高速铁路牵引电流在电力贯通电缆金属护套中的感应电压分析

电缆作为高效、高可靠性的输电、供电方式,随着其应用范围的扩大,在实际运行中存在的问题也越发突出。文中就高速铁路牵引电流在电缆金属护套中产生的感应电压进行了分析计算,首先介绍了接触网计算理论,包括静电感应电压计算、电磁感应电压计算以及耦合感应电压计算。其次利用CDEGS软件对牵引电流在电力贯通电缆金属护套中产生的感应电压进行了仿真分析。最后根据计算结果说明在进行高速铁路电力贯通电缆线路设计、维护时,应充分考虑牵引电流对电力贯通电缆的影响,并采取措施把危害降低到最低程度。     

高速铁路Vx牵引变压器供电方式优化研究

针对我国高速铁路运行现状,提出一种新的牵引供电优化方案。通过对某客运专线的实测负荷数据分析,计算出其Vx牵引变压器在所提方案下的温升与寿命损失,从而提出可通过改进现有的供电方式,以实现高速铁路经济优化运行。     

高速铁路双边牵引供电系统建模与适应性分析

构建了高速铁路双边牵引供电系统仿真计算模型,计算分析了牵引网电流分布、均衡电流大小、电压损失等主要技术指标,并仿真验证了双边牵引供电系统较单边牵引供电系统可显著提升牵引供电能力,为双边供电方式下牵引供电方案优化设计提供了重要基础;同时在牵引供电系统双边供电方式下,计算了外部电源电网潮流,优化了供电方案,以适应电网对安全稳定运行的约束,对双边供电技术的推广应用具有重要意义。     

高速铁路全并联AT牵引网状态测控方案与仿真分析

为了有效提高牵引网的供电可靠性和持续性,针对现有高速铁路牵引变电所继电保护系统所存在的不足,提出了一种全并联AT牵引网状态测控系统方案。通过阐述其基本原理和系统构成,利用故障潮流符号值法,给出了各种类型牵引网短路时的故障判断方法。结合牵引网分段供电,对一实际工程算例进行了Matlab/Simulink建模和仿真分析。结果表明,该模型能够实现故障切除与恢复供电,达到了缩小停电范围和提高牵引网供电可靠性的目的,验证了该方案的正确性和有效性。     

牵引供电方案设计中谐波谐振问题研究

为了评估牵引供电系统的谐波谐振特性,从牵引供电系统设计角度出发,建立牵引供电系统谐波特性仿真模型和牵引负荷谐波发射模型。研究牵引供电方案中外部电源系统短路容量大小和馈线电缆长度变化对牵引供电系统谐振特性的影响规律。在供电方案综合评判中引入谐波谐振特性分析,研究牵引供电方案与牵引负荷谐波特性匹配问题及其对供电质量的影响。研究结果表明,牵引供电设计参数的变化对谐波谐振特性影响显著,通过优化牵引供电方案可以减少甚至避免发生谐波谐振。     

青藏铁路格拉段长距离供电方案研究及仿真分析

针对青藏铁路格(尔木)拉(萨)段沿线外部电源供电能力薄弱问题,探讨格拉段长距离供电技术,提出在直接供电方式下将架空接触网与双芯电缆混合构造牵引供电回路;利用 MATLAB/Simulink搭建了架空接触网与双芯电缆混合仿真模型,以接触网最低网压为约束条件,仿真分析与不同行车密度相匹配的供电臂长度.为满足青藏铁路格拉段牵引供电能力需求,设计了采用长距离供电技术的系统设计方案,校验了紧密运行工况下各项牵引供电指标,与 常规供电方案对比,验证了新方案具有良好的技术经济性。     

树形双边贯通供电方案及其应用研究

树形双边贯通供电方案能够取消牵引变电所出口和分区所处的电分相,提高系统的供电能力和再生制动能量利用率。介绍了树形双边供电方案的构造;针对树形双边贯通供电方案,以复线直接供电方式为例,推导了牵引网双边供电区间在复线牵引网上下行不并联、末端并联、全并联,以及端头供电臂单边供电等情况下的牵引网阻抗模型;以牵引变电所为单元,构建了树形双边贯通供电系统的全线链式电路模型,给出了潮流迭代方法;将树形双边贯通供电方案应用于某重载铁路贯通供电改造,对既有供电方案和树形双边贯通供电方案的牵引网等值阻抗和方案设计等进行了仿真及对比分析。仿真结果表明,相较于既有方案,树形双边贯通供电方案能够减小牵引网阻抗,提高供电能力,再生制动能量利用率提高至100%,每年通过利用再生制动能量节省的电费约为460. 58万元。     

高速铁路牵引供电系统的供电可靠性评估方法

提出了高速铁路牵引供电系统可靠性评估的5个层次，针对层次1进行可靠性评估，在考虑越区供电的前提下定义了高速铁路牵引供电系统的可靠性指标，推导了用元件可靠性参数表示的供电可靠性指标的解析表达式和灵敏度表达式。以RBTS系统对某高速铁路供电为例，通过可靠性计算和灵敏度分析确定了影响高速铁路牵引供电系统的供电可靠性和铁路通过能力的薄弱环节。仿真结果表明该评估方法极大地提高了高速铁路牵引供电系统可靠性评估的计算速度，避免了“维数灾”，得到的供电可靠性指标可直接作为牵引供电系统组合可靠性评估的理论依据。     

现代电气化铁路供电方案研究

现代电气化铁路供电系统的方案选择对电力机车和地区电网的安全稳定运行都至关重要。从牵引变压器、牵引变电站至牵引网的供电方式、牵引变电站供电电压等级的选择这3方面,对电气化铁路可选的各种方案进行分析比较,并考虑实际应用,选取了目前的最优方案。     

基于稳健复线性回归的高速动车组谐波建模方法

精确的高速动车组谐波模型是分析高速铁路牵引供电系统谐波问题的关键之一。结合CRH2A型动车组现场实测的电压、电流数据,分析了6种典型稳态运行工况下动车组的谐波电压、谐波电流的幅频特性、相频特性及其交互特性。在此基础上,建立了非耦合谐波诺顿等效模型,并应用稳健复线性回归方法求解等效谐波电流常量和谐波导纳矩阵。仿真结果表明,所建立的谐波模型能准确地表征高速动车组的谐波电流输出特性,可用于精确地评估高速铁路牵引供电系统谐波问题。     

新型同相牵引供电系统方案

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功,以及相邻供电区段分相绝缘器引起的列车速度和牵引力损失等问题,将YN,vd平衡变压器和综合潮流控制器(IPFC)有机结合,构成新型同相牵引供电系统。该系统基本消除了三相不平衡,并使谐波含量尽可能好,从根本上解决了铁道部门与电力部门的主要矛盾。取消电分相环节,顺应了客运高速化、货运重载化的时代趋势。讨论了同相供电系统的结构、平衡变压器的性能,并分析了IPFC的结构、平衡变换原理以及控制策略。仿真结果验证了该方案的可行性。     

基于多层免疫模型的高铁牵引供电系统健康监测与评估

及时准确地评估高铁牵引供电系统的健康状态有利于保证高速机车运行的安全准点。为实现对牵引供电系统运行状况及健康状态的监测及评估,借鉴生物系统的免疫原理,提出了分层免疫监控模型,利用免疫agent对牵引供电系统状态进行监测,利用层次分析法(analytical hierarchy process,AHP)确定不同层次之间的影响权重,将各设备传感器的输出作为抗原输入,可对牵引供电设备及系统的健康状态做出定量评估。京沪高铁无锡—昆山段供电系统的分析结果表明,该方法能对供电系统的运行状态有直观地认识,有利于对故障的设备进行及时准确地处理。     

考虑滤波器的牵引供电系统谐波模型及应用

高速铁路系统中的交-直机车和交直交机车混跑产生的高次谐波可能会引起牵引网谐振和谐波电流放大,影响高速铁路高速、重载的发展。针对目前高速铁路中的高次谐波谐振和谐波电流放大现象,对谐波电流的放大倍数进行理论推导。首次从数学公式方面推导了考虑滤波器在内的牵引供电系统的谐波模型。基于此模型以牵引网的谐波总畸变率为优化标准,10%畸变率为优化目标,对牵引供电系统中新型阻波高通滤波器接入在首端和末端的参数选择进行优化,提出一种有效选取滤波器参数的方法。研究结果表明滤波器电阻值选取较小时,对滤波器容量的要求越大。