城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术

在地铁、轻轨等城市轨道交通中,为了避免现行直流牵引供电系统的迷流,同时发挥其无分相的优势,提出并研究了一种交流牵引供电系统.该系统由主变电所(MSS)和电缆牵引网(CTN)构成,主变电所由单相主牵引变压器(MTT)和负序补偿装置(NCD)组合而成,电缆牵引网由双芯电缆(DCC)、牵引变压器(TT)和接触网(OCS)、钢轨(R)等构成.讨论了该系统的3项关键技术:电缆牵引网的供电原理,等效电路和输电能力,电缆与接触网的匹配技术,接触网电压等级选择等;牵引网分段供电技术,牵引网供电状态辨识方法,分布式保护与集中式保护方案等;单条线路主变电所供电方案,2条及以上线路共用主变电所的供电方案.该系统技术性能优良,经济性好,可靠性高,为地铁、轻轨等城市轨道交通提供了新的、更好的选择.      

基于有源滤波器和斯科特变压器的同相牵引供电系统

提出了一种采用斯科特变压器和平衡变换装置的铁道牵引供电系统同相供电方案。平衡变换装置由两个电压型单相有源滤波器构成，用以补偿负载的无功和谐波电流，以及变压器两副边绕组的不平衡电流。无论负载实际的特性如何，经过变换之后在变压器的输入侧都表现为三相对称的纯阻性负载。文中分析了系统的结构和工作过程，提出了单相有源滤波器的状态优化控制方法。以一列满载运行的机车为对象，进行了供电系统的软件仿真研究，仿真结果证实了该系统的正确性。     

同相牵引供电系统平衡补偿的最优模型

为消除同相牵引供电系统中的三相不平衡、滤除谐波、补偿无功,讨论了平衡变换的两种最优补偿模型:以波形质量最优为目标的波形畸变最小模型和以获得最佳负载为目标的最佳负载模型.通过仿真分析了系统电压畸变时两种补偿模型的补偿效果.结果表明,波形畸变最小模型使系统只提供负载所需要的基波有功电流,最佳负载模型将不对称的单相负载变成三相(或两相或四相)对称纯阻性负载.在三相系统电压对称无谐波时,两者补偿特性一致;当三相系统电压不对称有谐波时,两者补偿特性有区别.     

单三相组合式同相供电系统的负序影响研究

负序是我国电气化铁路牵引供电系统中存在的主要电能质量问题之一,为研究单三相组合式同相供电系统负序的影响情况,介绍了单三相组合式同相供电系统结构及特点,采用通用方法分别计算了异相供电系统和单三相组合式同相供电系统下牵引负荷产生的负序电流,并对比分析了单三相组合式同相供电系统和异相供电系统中列车处于牵引或再生制动状态下负序影响情况,计算结果表明,单三相组合式同相供电系统平衡变压器绕组容量利用率比YNvd平衡变压器高,其容量利用率最小为85.7%.      

平衡接线牵引变压器同相供电下的容量设计方法

为了给同相供电系统牵引变压器容量选择提供理论依据,在既有异相牵引供电系统设计方法的基础上,分析了同相供电系统馈线电流与既有牵引供电系统馈线电流的差异,并针对既有线改造和新线建设两种情况提出同相供电系统牵引变压器容量设计方法.通过既有线和新建线路实现同相供电系统两个算例,说明新建线路和既有线牵引变压器容量可降低1~2个容量等级,并有效提高牵引供电系统运行经济性.      

含光伏和混合储能的同相牵引供电系统日前优化调度

既有牵引供电系统中以负序为主的电能质量问题以及电分相环节严重制约了其安全、高效运行,目前理想的解决方案是基于对称补偿理论的同相供电技术. 通过同相补偿装置中的直流母线接入光伏发电系统以及混合储能装置,进一步实现再生回馈能量利用和牵引负荷削峰填谷,提高光伏渗透率. 因此,建立了一种同相牵引供电系统优化运行模型,该模型以同相牵引变电所日运行成本最低为目标,以混合储能装置充放电策略、光伏出力以及潮流控制器功率为决策变量,尤其考虑了电网侧三相电压不平衡度约束;进一步将原始优化模型中非线性约束进行线性化处理,得到混合整数线性规划模型,并利用商业规划求解器CPLEX进行求解. 算例分析结果表明:接入光伏与混合储能装置后日运行成本可节省36.45%,且三相电压不平衡度满足国标上限2%的要求.      

基于Simulink的高速铁路牵引供电系统仿真建模

按照已建高速铁路牵引供电系统的构成,将整个牵引供电系统抽象成由外部电源、牵引变压器、牵引悬挂系统和电力机车等部分组成的电气系统。在MATLAB/Simulink软件中,建立以上各部分模型,通过仿真实验,验证了模型的正确性,为高速铁路的设计工作提供了一定的参考依据。     

交直流双制式牵引供电系统钢轨电位特性分析

交直流双制式牵引供电系统中机车过分相前、后工作于不同供电制式,造成了牵引回流特性的差异,影响不同区段钢轨复合电位分布. 采用CDEGS软件建立了交直流双制式牵引供电系统仿真模型,并验证模型正确性和有效性. 计及交流区段和直流区段之间牵引回流的相互干扰,提出了适用于交直流双制式牵引供电系统的钢轨复合电位限值,研究了影响钢轨复合电位分布的主要因素及其敏感度. 结果表明:当无电区不设置钢轨绝缘节时,无电区段长度增大则交直流区段牵引回流的相互干扰程度降低,导致无电区钢轨复合电位减小;土壤电阻率增大则交直流区段牵引回流的相互干扰程度增强,导致无电区段钢轨复合电位增大;直流区段过渡电阻越大,则直流区段钢轨复合电位越高. 交直流区段之间的无电区设置绝缘节能够改变回流结构,避免钢轨复合电位超标,以国内首条双制式线路为例,设置绝缘节后可以使钢轨复合电位直流分量从103.92 V降至60.20 V,保障了人身安全.      

如何利用P3制作牵引供电系统进度计划

本文通过将牵引供电系统进度计划编制的理论基础与P3软件的实际使用相结合，对使用P3软件进行牵引供电系统进度计划编制的流程、方法以及工程实施过程中对计划的监控和维护进行了介绍。     

基于LabVIEW的牵引供电系统谐波负序分析仪

虚拟仪器是近几年来自动测试和电子测量仪器领域提出的新概念,其性能与传统仪器相比具有明显的优势,Lab VIEW是一个开发实验室虚拟仪器工程平台,利用Lab VIEW开发研制了基于虚拟仪器技术的牵引供电系统谐波负序分析装置．本文论述了该装置的工作原理、软件硬件设计组成以及其实现方法,在此基础上还进一步指出了虚拟仪器的网络化和数据共享。     

牵引供电监控系统数据库设计初探

牵引供电监控系统的各项功能都是建立在数据库基础上的。数据库系统是牵引供电监控软件最重要的组成部分,其性能 大大影响牵引供电监控系统的性能。针对牵引供电监控系统运行的特点,分别讨论了牵引供电系统的数据模型,牵引供电监控系统的数据库结构和牵引供电监控系统的数据库设计及生成。     

高铁牵引供电系统PHM与主动维护研究

随着我国高速铁路进入全面运营维护期,针对牵引供电系统与设备状态只能进行二元判断、故障诊断采用故障后处理方式以及维修维护只能采用被动模式等种种不足,提出将故障预测与健康管理(PHM)和主动维护应用于高速铁路牵引供电系统中,结合高速铁路牵引供电系统的多时空尺度性、动态性与随机性的特点,运用多尺度变换、时空联合分析以及随机过程等方法,实现故障的预测预警、系统健康状态的综合评估、全寿命周期可靠性的分析和风险的评估以及维修策略的决策与优化.研究结果表明:PHM与主动维护理论与方法的引入,能有效处理牵引供电系统的大量数据信息、综合表现从设备级到系统级的健康状态、在故障发生前及时预测预警并制定最优的主动维修维护策略;PHM与主动维护技术途径的实现,能在牵引供电系统处于不健康运行状态时及时做出应激反应,通过健康监控与智能维护系统一系列的感知、评估、预测、诊断与决策过程恢复牵引供电系统健康运行.      

新一代航运系统体系架构与关键技术研究

文章综述了近年来国内外绿色智能航运领域的研究进展和工程实践现状,包括业界在载 运装备、基础设施、运营服务等方面的最新研究成果和绿色化、智能化技术应用情况,总结了当前 发展中存在的问题和技术瓶颈。面向未来水路运输发展的需求和挑战,提出新一代航运系统的 定义及其绿色化、智能化、韧性化的特征;通过梳理分析新一代航运系统的基本内涵,设计了系统 的体系架构,运用信息物理系统的方法理论,将层级结构划分为：要素单元级、功能系统级及架构 集成级;阐述了系统的核心组分：绿色智能船舶、数字生态设施、可靠岸基支持和韧性运营服务, 给出系统的整体框架。在梳理分析系统基本服务和功能逻辑的基础上,阐述该系统物理“船-港- 货”、信息“人-机-环”的运行模式,明确了运输船舶组织运营“岸基驾控为主,船端值守为辅”的航 运新业态,凝练了航运系统规划设计技术、绿色智能航运装备技术、数字生态航道建养技术、船舶 运行智能控制技术、交通运营组织技术、水上应急救援技术,及测试验证评估技术等关键技术;通 过构建数字化的创新技术体系,能够支撑“人-船-岸-云”的高度协同,实现信息互联、系统共建和 体系性创新,促进航运科技高质量发展。提出水路运输未来的变革性方向,研究成果可以有效指 导新一代航运系统的规划设计与建设应用,为自立自强的水路运输技术研究和标准体系构建提 供有力支撑。     

高速铁路牵引供电系统安全风险评估研究综述

为降低高速铁路牵引供电系统安全风险整体水平,实现高速铁路全寿命周期内的安全可靠运行,对高速铁路牵引供电系统安全风险评估研究进行了综述分析.将牵引供电系统风险因素的来源归纳为设备性能衰退、服役环境和人为维修活动3方面进行论述,总结了国内外电力系统和牵引供电系统风险评估的研究现状.在高速铁路快速发展的背景下,分析提出了牵引供电系统安全风险评估面临的数据信息不完备性与不确定性、服役环境复杂性、故障诊断与维修模式不足等问题与挑战.在此基础上对高速铁路牵引供电系统风险评估研究方向进行展望,未来应重点研究数据获取、评估模型、风险融合和风险应用4个方面内容.      

电气化铁路同相储能供电技术

为进一步优化电气化铁路牵引变电所经济节能运行,提出了一种电气化铁路同相储能技术研究方案.该方案基于运行图和历史数据,以负荷削峰为控制目标,实时控制储能装置充放电,治理以负序为主的电能质量问题;同时,降低系统对设备容量要求,节省运行费用,并能有效利用列车再生制动能量.以京沪高铁实测数据分析了同相储能供电系统解决负序的有效性,并以飞轮作为储能装置进行了仿真分析和试验验证,最后分析了同相储能供电系统的经济性能.研究结果表明:同相储能供电技术可取消50%电分相环节,治理负序的效果由储能装置功率决定,当储能装置功率为牵引负荷功率95%概率大值的10%时,可降低负序限值10%.     

交流电气化铁路牵引电缆供电分析

为了实现交流电气化铁路牵引电缆供电,采用双芯电缆电磁感应原理和Carson原理,研究了电缆与接触线分流系数,分析了电缆的波阻抗和自然功率,并将电缆牵引供电的能力与自耦变压器供电进行比较.结果表明:当电缆截面积大于240 mm2时,电缆分担电流是接触线的3倍以上,表明电缆供电能力是自耦变压器供电能力的1.13~1.34倍.仿真结果表明,当供电臂延长至100 km时,线路电压质量仍能得到保证.      

新型电缆贯通供电系统载流机制

新型电缆贯通供电系统能够取消电分相环节,延长供电距离,并有效治理电气化铁路中的电能质量问题.但电缆牵引网(cable traction network,CTN)包含不同的电压等级,基波电流要首先经过牵引网的各个环节,最终汇聚到列车负载;而列车发射的谐波电流要经过两级渗透,最终返送到公用电网.为研究电缆贯通供电系统的载流...     

直流牵引供电系统馈线保护的研究

分析了直流牵引供电系统馈线保护的配置,指出了其中电流上升率保护和电流增量保护存在的问题,在此基础上将两种保护相结合,提出了电流上升率与电流增量综合保护,分析了该综合保护的整定原则和保护原理,以北京地铁系统为例,结合牵引网模型,分析了电流上升率与电流增量综合保护的具体应用．