自耦变压器供电方式下降低高速铁路钢轨电位的方法及其仿真分析

高速铁路较常速铁路钢轨电位急剧升高,必须采取有效措施降低钢轨电位,以保障人身和设备安全。用Matlab/Simulink建立了牵引供电系统钢轨电位分析模型。在不同技术参数和工况下,将增大泄漏电导、增设钢轨与保护连接线、增设保护线接地等降低钢轨电位的方法应用到仿真模型中研究钢轨电位的分布规律。根据仿真结果分析评估了各种降低钢轨电位方法的效果。     

直流牵引供电系统电流跨区间传输对钢轨电位影响

直流牵引供电系统普遍存在钢轨电位过高的问题,现有模型仿真结果一般远小于现场实际值。对多区间多列车并列运行情况下电流跨区间传输现象进行分析,理论研究了电流跨区间传输对钢轨电位的影响。通过广州地铁8号线现场测试,验证了跨区间传输电流所占列车总牵引电流比例增加时,会导致钢轨电位增大。根据直流牵引供电系统实际特性,建立多供电区间多列车的钢轨电位动态分析模型,仿真分析了列车动态运行下直流牵引供电系统电流跨区间传输现象,对比分析不同电流跨区间传输情况下钢轨电位变化。现场测试及仿真结果表明,有效避免电流跨区间传输可大大降低线路钢轨电位幅值。     

交直流双流制轨道交通钢轨电位特性研究

交直流双流制轨道交通存在供电制式过渡区段,导致其与单一供电制式的牵引回流特性存在差异,影响了不同区段钢轨电位的分布.基于 CDEGS软件构建了交直流牵引回流互扰模型,充分考虑了正常工况下发车密度和泄 漏电阻影响,揭示了双流制供电系统 “车-轨”电气匹配特性.针对故障越区供电工况,研究了交直流牵引回流和钢 轨电位分布规律.结果表明,发车密度增大则交流区段牵引回流增加,导致钢轨复合电位增大;交流区段泄漏电阻越大,则交流区段钢轨复合电位越高;越区供电则交直流区段牵引回流的相互干扰程度增强,导致钢轨复合电位增大. 通过在交流区段设置贯通地线和减小回流线横连间距改变牵引回流结构,避免钢轨电位超标,为双流制线路健康管理与高效运维提供了参考.     

城市直流牵引供电系统钢轨电位建模仿真及抑制措施研究

既有直流牵引供电系统中钢轨电位异常导致了钢轨电位限制装置保护频繁动作,对城市轨道交通供电系统正常运营造成了严重影响。对此,首先基于某典型地铁线路的实测现场数据分析了保护动作时刻钢轨电位和钢轨回流的分布情况;然后建立直流牵引供电系统轨-地分布数学模型,并验证了模型的精确性;最后针对存在的问题给出治理方案,仿真验证了方案的可行性,为直流牵引供电系统的运维提供了参考。     

重庆城轨快线同相供电方案应用探讨

将组合式同相供电方案应用于重庆城轨快线牵引供电系统,可较好地解决传统交流供电制式存在的负序电能质量问题和过分相问题。通过建立城轨快线组合式同相供电系统牵引供电仿真模型,对重庆城轨27号线开展牵引供电仿真。仿真结果表明,27号线采用2座主变电所的组合式同相供电方案,可满足近、远期行车计划下的供电需求;根据仿真得到的电气量参数配置主变电所供电设备的安装容量,研究成果对组合式同相供电技术在重庆城轨快线中的实际工程应用具有一定的参考意义。     

城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算

针对城轨牵引供电计算现状,即一般将交流系统等效至直流侧进行计算或者交直流侧分开迭代,简化了交直流系统的内在联系,在一定程度上影响计算的精度,探讨了一种基于整流机组模型的城轨牵引供电系统交直流统一的牵引供电计算方法,并采用改进的牛顿-拉夫逊法和高斯-赛德尔法求解,利用10节点直流牵引供电系统进行了验证。提出的交直流统一的牵引供电计算方法已成功应用在城轨牵引供电仿真系统中。     

城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算

针对城轨牵引供电计算现状,即一般将交流系统等效至直流侧进行计算或者交直流侧分开迭代,简化了交直流系统的内在联系,在一定程度上影响计算的精度,探讨了一种基于整流机组模型的城轨牵引供电系统交直流统一的牵引供电计算方法,并采用改进的牛顿-拉夫逊法和高斯-赛德尔法求解,利用10节点直流牵引供电系统进行了验证.提出的交直流统一的牵引供电计算方法已成功应用在城轨牵引供电仿真系统中.     

牵引变电所地返回电流及接地网电位抬升研究

分析了交流电气化铁路中牵引回流在钢轨和地中的分布,推导了流经牵引变电所接地网的地返回电流和接地网电位抬升。在PSCAD/EMTDC环境下搭建牵引供电系统仿真模型,研究了钢轨大地间泄漏电导、大地电阻率和牵引变电所接地网接地电阻对地返回电流及地网电位抬升的影响。研究结果表明,地返回电流和地网电位抬升受钢轨大地泄漏电导和接地网接地电阻影响较大,受大地电阻率影响较小。     

城市轨道交通柔性直流牵引供电系统钢轨电位快速计算方法EI北大核心CSCD

近年来,柔性直流牵引供电系统由于能够灵活控制电压,提高再生能量利用率,越来越受重视。钢轨电位是柔性直流牵引供电系统设计的重要依据和安全稳定运行的重要指标。由于全控变流器和协同控制的引入,柔直系统钢轨电位分布特性与传统系统有显著差异,并且在钢轨电位计算精度和速度方面提出更高要求,有必要研究柔直系统钢轨电位的高效建模计算方法。文中提出一种接触网与回流网解耦的两阶段潮流计算法,提高柔直系统潮流计算的效率,并基于此分析钢轨电位的时空分布特性,发现钢轨电位的重要影响因素为柔直系统的端口电压,为钢轨电位实时抑制控制策略提供一定理论基础。     

AT供电系统钢轨电位的灵敏度分析

本文介绍了基于多导体传输线的链式网络模型,利用Matlab/Simulink建立了AT供电系统仿真模型,对钢轨电位进行了仿真计算,研究了牵引网结构及参数对钢轨电位的影响,包括上下行横连、钢轨对地泄露电导率、AT漏抗以及贯通地线接地电导率。仿真结果表明,上下行横连对钢轨电位降低效果明显,其他措施的效果不明显。     

基于实测牵引回流的地铁时变负荷对钢轨电位影响分析

在电气化铁路中列车轨道是牵引电流回流通道的一部分,钢轨对地电位容易对信号电缆芯线产生干扰.通过测试某地铁线路牵引电流回流与钢轨对地电位,验证基于CDEGS软件建立的直流牵引回流系统模型的正确性.以测试样本为依据,结合运行图信息,基于小波变换算法研究地铁时变负荷特性,建立地铁典型负荷模型,分析牵引负荷时变特性对钢轨电位的影响.对多列车不同运行工况下的钢轨电位分布进行计算和仿真,提出降低钢轨电位的方法.     

城轨列车节能措施研究

城市轨道交通系统因其快速性、污染小和安全可靠性高等特点而快速发展起来,其能耗问题也备受关注.首先从列车和线路设计两个方面出发分析了影响城轨列车能耗的关键因素.针对于城轨列车能耗的现状,分别提出了节能坡、减轻列车质量和提高牵引电动机效率三种节能措施.由于考虑列车在实际运行过程中受牵引供电系统的约束作用,因此搭建了牵引供电系统模型及列车模型,并基于牵引供电系统仿真模型分析了节能坡、减轻列车质量和提高牵引电动机效率等节能措施的节能效果,供城轨列车节能优化运营参考与借鉴.     

地铁供电系统保护装置探讨

描述了地铁直流牵引供电系统中的框架保护和钢轨电位限制装置特性.通过对北京地铁直流牵引供电系统实际情况的研究探讨,分析了框架保护和钢轨电位限制装置在过负荷、第三轨短路故障和直流设备内部短路故障中的动作过程;提出了采用负逻辑控制、内含触发电路双反晶闸管的钢轨电位限制装置可替代框架保护电压元件的保护功能的结论.     

强风地区电气化铁路附加导线设置方案研究

强风地区电气化铁路牵引网附加导线受大风影响,时常出现断裂、短路等故障,影响列车正常运行,需保证供电能力的同时优化牵引网结构,合理设置附加导线位置,以提高接触网的抗风能力。通过建立牵引供电系统仿真模型,对自耦变压器供电方式(AT供电方式)和带回流线的直接供电方式进行研究,对牵引网附加导线分别在取消、外移或落地后的牵引网阻抗、供电能力、钢轨电位及电磁场等进行分析。研究结果表明:当牵引网附加导线采取落地在电缆槽内敷设时,在不同的行车组织工况下,其供电能力、钢轨电位及电磁场均能满足要求,可为强风地区牵引供电系统设计及运营提供借鉴。     

场路耦合的直流牵引供电系统杂散电流扩散模型

场路分离的杂散电流计算中，电阻网络模型的钢轨对地过渡电阻参数受地电位分布计算中的道床和土壤电阻率的影响，难以准确反映杂散电流扩散分布。提出了场路耦合的仿真模型，通过对直流地铁回流系统中的空间及导体结构进行区域等效，以直接边界元法建立杂散电流扩散场模型，获得表征杂散电流扩散分布的散流系数矩阵与散流互阻矩阵并进行存储；将直流牵引供电系统等效为多时变电源集中电路，利用散流互阻矩阵对牵引供电系统等效电路进行修正，建立以列车运行图为驱动的杂散电流动态仿真模型。仿真结果与CDEGS软件对比，钢轨电位误差在2.04%以内，隧道面上电位误差在1.09%以内，仿真计算速度提升了83.32%。案例分析表明，大部分杂散电流从牵引所间距较大的区间泄漏；该线路钢轨对地过渡电阻大于3.76Ω·km时，其变化对钢轨电位峰值影响较小；当过渡电阻值大于6.94Ω·km时，钢轨泄漏电流密度小于2.5 mA/m。     

重载电气化铁路轨道烧蚀解决方案

通过对某重载电气化铁路轨道烧蚀现场的调研,结合该重载铁路牵引负荷的分布、牵引供电回流系统设置情况,分析并得出了钢轨电位是引起电气化铁路轨道烧蚀的重要原因。同时对钢轨电位进行了理论分析和计算推导,并研究提出了降低钢轨电位的技术思路和工程措施,解决了现场钢轨电位过高引起轨道烧蚀的问题。研究结果表明电气化铁道尤其是重载铁路,可采取增加接触网与钢轨间互阻抗、降低钢轨泄漏电阻等工程措施改善牵引回流分布、降低钢轨电位,以避免轨道烧蚀等设备损害及对人体安全的威胁。     

基于牵引计算的牵引变电所馈线电流仿真计算

传统的交流电气化铁道牵引供电系统仿真一般采用单一的供电系统仿真计算软件,忽略了供电系统和列车牵引运行的内在联系,从而影响了仿真结果的精度.本文详细叙述了如何构建包括列车牵引计算模块和牵引供电系统潮流计算模块在内的综合仿真软件,给出了仿真系统的主体流程,并分析了如何实现牵引变电所馈线电流的仿真计算.分析比较了求解交流牵引供电系统潮流的现有方法,针对其R/X较大的特点,采用了改进PQ分解法求解系统潮流,并利用一个10机车系统进行了实际验证,计算表明该方法性能优良,是求解交流电气化铁道牵引供电系统潮流的有效方法.最后利用所开发的软件成功地仿真了一条具体线路牵引变电所馈线电流随时间变化的过程,验证了其实用性.     

城轨交流供电系统接触网串联谐振研究*

城轨交流供电系统因具有贯通供电、供电距离远等优点而成为研究焦点。同时它采用的电缆牵引网存在比普通裸导线高很多的分布电容,势必会对城轨交流供电系统接触网谐振规律产生影响。首先对该系统进行系统阻抗推导分析,得出系统谐振与机车位置、功率、数量及供电区间长度等诸多因素相关的结论。其次,为探究系统多种因素对接触网谐振规律的影响,建立精确链式模型,编制系统的车网耦合潮流算法,求得机车动态阻抗,阐述分析接触网串联谐振的方法。最后仿真单车、多车、单复线与将电缆替换为架空线等多个条件变化时系统接触网的串联谐振规律,结论对城轨交流供电系统工程化进展具有重要意义。     

城轨牵引供电系统PWM整流器无源性功率控制研究

现行城轨牵引供电系统多用多脉波整流的方式,但是存在谐波污染严重、能量不能双向流动的缺点,针对上述问题,文章提出了基于无源控制策略的整流器控制方式,对该种控制方式首先进行了理论推导,根据电压型整流器的主电路拓扑结构,建立了系统在两相同步旋转坐标系下的EL模型,并采用了解耦控制策略对控制器进行设计,最后将该方法用于城轨牵引供电系统中,控制整流器输出接触网(轨)的电压,并且在此基础上分析了负载扰动,机车制动,电网不平衡条件下整流器的性能,仿真结果表明,整流器具有很好的稳定性、抗干扰性,单位功率因数运行特性,对城轨牵引供电系统提供了很好的理论依据。     

城市轨道交通直流牵引供电系统接入对电网电能质量影响的分析

文中首先建立了城市轨道交通直流牵引供电系统接入电网的仿真模型;然后,阐述了电能质量评估指标,提出了结合城轨机车工况、数量组合两个维度的仿真场景设置方案;最后,以成都市轨道交通为例,仿真分析了接入点的电压偏差、谐波电压和谐波电流.