电气化铁道负荷过程及负荷行为的计算机仿真

本文较全面地阐述了电气化铁道负荷过程及负荷行为仿真的概念、意义以及实现此种仿真的原理和方法。提出了该仿真软件中数据库结构的设计,给出了完整的软件流程图,最终得出了一个在该方面的通用仿真软件,为该项技术在电气化铁道供电系统分析中的应用创造了有利条件。     

电牵引供电系统合理无功补偿的研究

本文针对电气化铁道牵引供电系统的无功补偿问题中,补偿容量的计算方法,从理论上进行了推证,得到了优化选取无功补偿容量的结论。也针对电力铁道负荷的特点讨论了补偿选点、可调补偿以及兼顾滤波等的效益问题,并得出了相应的结论。     

牵引供电系统优化设计研究

本文论述电气化铁道供电系统优化设计的新课题。在建立牵引仿真(或牵引计算)数据库基础上,应用数学规划方法提出了寻优设计的两个数学模型:最小能损模型和最少工程费用模型,并详细讨论了以最小能损为目标函数的数学模型及算法。给出的算例表明,按寻优设计方案能有效地减少整个牵引供电系统中的功率损失(能量损失)。     

AT牵引供电对电力电缆感应电压仿真分析

高速铁路电力贯通线一般采用全电缆敷设,牵引供电系统工作电流作用于电力电缆金属护层时将会产生感应电压。随着机车运营速度的提高,牵引供电系统工作电流的提高对电力电缆金属层感应电压是否会危及人员、设备的安全是亟需解决的问题。通过对牵引供电作用于电力电缆感应电压展开分析,将牵引供电系统和电力电缆利用统一链式网络模型对其整体建立仿真模型,仿真计算牵引供电系统工作电流不同情况下对电力电缆感应电压的情况,计算结果与理论分析较为吻合。计算数据表明,牵引供电系统工作电流的提高对电力电缆感应电压影响并不明显,仿真模型和仿真数据能够为铁路电力专业人员提供相关设计施工参考依据。     

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。     

一种轮轨接触几何算法

提出并实现一种轮轨接触几何算法，可以检测铁道车辆系统动力学仿真在线计算时轮对与钢轨的刚性单接触斑、多接触斑和跳离情形．所得刚性接触斑可以为Hertz理论提供刚性穿透量和曲率，为非Hertz理论提供接触区域的法向间隙，为动力学仿真提供接触中心位置和法向方向．轮对与钢轨的计算机三维图形显示表明该算法是有效的．该算法已用于开发空间耦合的铁道车辆系统动力学仿真软件．     

電力鐵道供電系統的經濟计算

本文根据苏联先进经验,扼要地介绍电力铁道供电系统设计的基本原则,必要步骤,与计算方法。包括供电设备容量之选择,牵引变电所初步分佈方案之擬定,接触網最经济截面积的计算及各方案的经济比较与最后确定等以经济计算为中心环节的整个设计过程。在我国最近所进行的电力铁道初步设计中经讨论研究,基本上採用了上述计算方法,通过具体实践,证实经济计算之结果,在一定程度上的确符合于技术运行条件之要求,因而更进一步说明其实现意义,可供今后工作上的参考。唯由于学习苏联还很不够,实验经验尤感缺乏,掛一漏万,谬误在所难免,希望能获得指正。     

超级电容储能系统抑制直流牵引网压波动的研究

超级电容储能装置通过双向DC/DC变换器为列车提供牵引或者吸收再生制动能量,本文就车载超级电容储能系统的结构及充放电控制策略进行了研究,给出超级电容储能系统充放电控制策略,通过对其控制策略的仿真分析,验证了超级电容储能系统可以有效地防止城市轨道交通供电系统中电力负荷波动和再生失效等问题.     

地铁供电系统APF谐波抑制研究

随着电力电子变频器装置以及各种非线性负载的大量使用,地铁供电系统的谐波也随之增多。地铁牵引变电所采用24脉波整流机组进行整流极大地降低了牵引供电系统的低次谐波。但这主动式谐波治理方案并不能有效减少地铁低压供配电系统谐波含量。为进一步减少供电系统的谐波,提出在降压变电所0.4 k V侧安装有源电力滤波器(active power filter,APF)以对低压侧谐波进行有效治理。阐述了24脉波整流机组以及APF的工作原理;在基于瞬时无功功率理论的ip-iq法的基础上引入平均电流控制器和PI调节器替代低通滤波器,提出一种改进型的谐波电流检测方法并在此基础上对APF的控制策略进行分析;最后在Matlab/Simulink平台构建仿真模型进行验证,仿真结果表明所提出的基于谐波电流检测算法改进型的地铁供电系统APF对谐波抑制的有效性。     

襄渝铁路(胡家营～达州段)扩能改造电气化工程实施

襄渝铁路(襄阳至胡家营段)由于和谐号机车的开行牵引定数增加,电力牵引负荷大幅度增长,已经超过原牵引供电系统的设计能力,为确保运输能力需要对牵引供电系统进行适应性改造。采用牵引供电系统仿真计算软件,对牵引变电设备和接触网设备进行了适应性分析和计算,通过制定有效的施工组织计划,圆满完成了改造工程,可以为同类电气化改造工程的实施提供有益的参考。     

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。     

基于多Agent的贯通同相供电系统协调控制

为满足高速和重载列车对牵引供电系统在电能质量、电分相等问题上的需求,提出了构建基于多智能体的贯通同相供电系统的思路,探讨了系统的基本框架和实现途径与方法,设计了系统中各级Agent的结构功能,并讨论了多Agent之间的通信、协调和协作方法.设计了变电所之间的协调控制策略,以解决贯通同相供电系统中牵引变电所并网运行和变电所之间的潮流调度问题.最后,以京沪高速铁路为例进行了仿真.仿真结果表明,采用协调Agent参与分区协调的2级自治控制策略明显优于其他方式,能实现牵引变电所之间的潮流调度,并将受扰后的节点电压恢复到初始值,确保供电系统的整体电压水平.      

适用于电气化铁道供电系统的新型振荡闭锁装置原理的研究

本文针对电气化铁道牵引负荷的特点,总结了牵引负荷影响电力系统距离保护振荡闭锁装置产生误动的几个主要因素。分析了牵引负荷中谐波对振荡闭锁装置的影响,提出了一种新型闭锁原理及其实现的模拟系统方法和数字系统方法,同时在TRS—80微机上对后者进行了仿真试验。结果表明:新型闭锁装置具有较好的滤波特性和抑制涌流能力,能够满足电力系统对距离保护振荡闭锁装置的要求。     

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.      

城轨交流供电系统极限供电距离分析

供电距离是衡量一个牵引系统供电能力的重要指标,对系统的稳定、经济运行具有现实影响. 城轨交流供电系统采用电缆结构的牵引网,具有稳定、大容量输电的突出特点,因此量化研究该系统供电距离具有重要意义,本文从理论推导的角度对系统极限供电距离进行分析,根据系统的电路拓扑特点,理论推导系统牵引网阻抗、单车多车时牵引网电压损失、钢轨电位. 首先从牵引网采用架空线与电缆时的自然功率对比,推算采用不同截面积电缆时系统的极限供电距离;其次以系统高峰工况时的电压损失作为限制条件,分析系统极限供电距离;最后以既有电气化铁路标准对钢轨电位规定的限值作为限制条件,分析系统最大短回路区间长度. 系统仿真结果表明:城轨交流供电系统最大单区间供电长度可达9.31 km,主变电所位于线路中间位置时,系统极限供电距离可达84.22 km.      

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。     

冰雪灾后对铁路自动闭塞信号供电可靠性的探讨

铁路10kV自动闭塞供电系统向铁路行车信号用电提供电源,其可靠性直接影响铁道运输安全。在2008年初的大冰雪中,武广电气化区段部分信号电源中断,造成该区段信号灯不能工作,暴露了电气化区段信号电源可靠性存在的问题。一方面,自动闭塞信号供电系统外部电源过于依赖牵引供电系统,在铁道主干线采用双回路带备用发电机的方式值得探讨;另一方面,10kV自闭配电所的自动化程度低是系统可靠性的重要制约因素,急需得到改善。     

轨道交通牵引动力传动系统动力学研究综述

为了提升轨道车辆牵引动力传动系统的动态服役性能,保障服役可靠性与安全性,分析了牵引动力传动系统的动力学研究现状与发展趋势,研究了齿轮动力学、滚动轴承动力学和机电耦合效应的分析理论与研究方法,探讨了其未来的研究重点和发展方向。研究结果表明:在牵引动力传动系统动力学研究中,主要采用集总参数法进行耦合动力学建模,重点考虑齿轮时变啮合刚度和轮轨激扰等动态激励,分析齿轮传动与车辆系统的耦合振动特性;在轨道机车车辆滚动轴承动力学研究中,主要分析了轴箱轴承、电机轴承、电机抱轴承、齿轮箱轴承4种不同滚动轴承的动态特性;正在逐步深入开展基于转子动力学和机电耦合效应的机车牵引电机控制策略、谐波转矩抑制、故障激励机理及特征的研究;牵引电机、齿轮传动、轴承等关键部件的研究相对独立,未充分考虑彼此间的动态耦合关系,尚未揭示动力学相互作用机制;在前期研究基础上,今后重点关注的主要研究方向是进一步考虑整车服役环境影响,深入研究牵引动力传动系统关键零部件的动态特性、载荷识别、疲劳寿命、故障机理、故障诊断、性能演变规律与状态监测,探索新型牵引动力传动系统动力学特性。      

无线电能传输技术及其在轨道交通中研究进展

用新型无线电能传输技术(wireless power transfer, WPT)为轨道交通供电能够降低牵引供电系统维护成本,提高安全性,是未来重点发展的新型牵引供电技术之一.首先阐述了辐射式、电场耦合式及电磁耦合式三种主要WPT技术的特点,并重点介绍了电磁耦合式WPT技术在轨道交通中应用原理.回顾了国内、外轨道交通WPT技术的研究现状,指出大功率高频逆变器、分段供电技术、电磁耦合机构设计、系统优化和控制、谐振频率稳定控制是WPT技术在轨道交通应用中的几大关键技术及关键问题,并对以上关键技术的现有研究成果进行了总结和分析.分析表明,当前对轨道交通WPT技术的研究应集中在研制大功率高频谐振逆变电源、分段供电技术及系统优化方面,对轨道交通WPT技术传输功率及效率的提高、系统稳定性的提升及工程应用可行性具有重要意义.      

论新一代牵引供电系统及其关键技术

与既有电气化铁路牵引变电所换相接入电力系统不同,提出新一代牵引供电系统,即在同一电力系统内实现电气化铁路无分相的同相贯通供电系统.本文讨论了与新一代牵引供电系统相关的三项关键技术:一是牵引变电所采用组合式同相供电技术,治理负序,取消变电所出口处的分相;二是新型双边供电技术,取消分区所处的分相,减小均衡电流及其对电力系统的影响,同时,调整功率因数,保证牵引网电压水平;三是牵引网分段供电与测控技术,将供电臂适当分段,运用同步测量技术,更准确、更及时地判别故障类型与部位,并把故障限制在最小范围内.文章还说明了系统的经济性和可靠性.