铁路牵引供电系统设计中的谐波谐振分析及抑制方案研究

为了避免交直交型电力机车(含动车组)与牵引供电系统之间形成谐波谐振,影响电气化铁路运行安全,有必要在牵引供电系统设计阶段开展谐波谐振特性分析。基于四象限变流器拓扑结构与控制策略,构建电力机车谐波源特性模型,针对某新建电气化铁路牵引供电系统设计方案,构建牵引供电系统数学模型,利用MATLAB/Simulink仿真平台,研究系统谐波谐振特性与变化规律,给出便于工程应用的滤波器设计方案,并验证该方案的可行性。     

交直流机车混跑牵引网谐波特性仿真研究

随着电气化铁路的快速发展和电力机车的更新换代,交直电力机车与交直交动车组混跑引起的牵引网谐波问题越发严峻。为分析多车混跑线路谐波传输特性,以现阶段运行最多的交直机车SS6B和交直交动车组CRH2为例,利用Matlab/Simulink仿真软件建立车网联合仿真模型。通过对SS6B电力机车和CRH2动车组谐波特性的仿真分析,验证模型的正确性。在车网联合仿真模型的基础上,分别针对不同牵引网长度、不同机车位置及机车工况变化3种情况下的牵引网谐波特性进行分析。该研究结果表明联合仿真模型能精确反映交直流机车混跑对牵引网谐波的影响。     

包神铁路神华号电力机车谐波特性研究

神华号电力机车为神华集团主力运输车型之一,采用交直交型传动系统,功率大、功率因数高,但谐波频谱更宽,其谐波特性与传统货运交直型电力机车有明显区别。通过建立牵引供电系统和神华号电力机车仿真模型,对不同工况下神华号电力机车谐波特性进行分析,并得出结论,为谐波治理提供参考。     

高次谐波对京津城际铁路的影响及治理措施

针对京津城际铁路发生主断路器跳开的现象,通过试验找出牵引供电系统产生高次谐波的谐波源,分析高次谐波对牵引供电系统、动车组、电力机车和运输组织的影响。提出治理谐波源、运输组织调整应急方式、牵引网滤波3种谐波整治措施。     

交直交机车谐波特性及其诱发过电压的治理

针对现代铁路大量采用交直交电力机车后,在牵引供电系统中频繁出现的设备绝缘击穿、避雷器爆炸、变电所跳闸、牵引网接触线烧损等问题,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立分布参数的牵引网模型和变流器-电机联合控制的电力机车模型,研究分析牵引网长度、机车位置与不同谐波阻抗测量点阻频特性的关系;牵引功率和牵引网电压对交直交电力机车谐波特性的影响。基于以上两点总结谐振过电压的分布特点,利用GA算法优化高通滤波器的参数并仿真分析不同安装位置时的谐波电压分布情况,得出在变电所出线安装可使电压畸变率降为0.35%,满足公用电网电能质量3%的指标,且有充足的安全裕量。     

车网系统高频谐振特性分析

近年来,随着交—直—交型电力机车和动车组的大量上线运行,在提高铁路运输效率和质量的同时,也使得牵引供电系统中的谐波特性发生变化,即低次谐波大大减少的同时,也带来了丰富的高次谐波。虽然这些高次谐波含有率不高,但却大大增加了系统发生高频谐振的可能性。当系统发生高频谐振时,往往会形成较大的过电压,影响系统的安全和稳定运行。文章选取由交流传动电力机车和牵引供电系统组成的车网系统作为研究对象,建立了车网系统联合仿真模型,并基于仿真分析结果和线路实测数据,对车网系统高频谐振特性进行了分析研究。     

计及动车组运行工况的牵引供电系统谐波特性分析及抑制方案研究

动车组处于不同运行工况时将产生谐波电流频谱变化,会对牵引供电系统谐波畸变特性产生影响,还可能干扰沿线通信线路。以某高铁线路为例,采用专业电能质量监测设备,对典型牵引变电所和在线运行的动车组开展同步谐波特性测试。基于测试数据分析,研究计及动车组运行工况的牵引供电系统谐波特性变化规律,采用等效干扰电流定量评估各次谐波对通信线路的干扰程度。此外给出C型高通滤波器设计方案,仿真结果验证了良好的滤波效果,为高速铁路高次谐波综合治理提供了重要途径。     

电动车组谐波评判方式简析

电气化铁路牵引供电系统谐波及其评判标准一直是电力和铁路部门关注的问题。电动车组及电力机车为主要谐波源,对其评判仍没有明确的标准进行规定。本文对国内外供电系统的谐波评判标准和方法进行了简单介绍,同时结合动车组实测网侧谐波,对电动车组网侧谐波评判方式提出了相关建议。     

高速铁路车网系统谐波特性研究

分析均匀传输线和PWM整流器结构,建立了牵引网谐波电压和谐波电流分布特性方程以及交直交机车谐波电压特性方程。进一步构建牵引供电系统-机车联合系统谐波模型,分析得出联合系统谐波电压和谐波电流的分布特性。     

京沪高铁固镇变电所直挂式高压有源滤波器测试分析

随着大量不同型号的电力机车上线运行,电力机车产生的谐波和无功分量影响了电网电能质量,严重时影响电气化铁路的正常运行,牵引供电系统谐波治理和无功功率补偿得到运营单位的广泛关注.依托京沪高速铁路谐波治理工程,研制了直挂式高压有源滤波器,并在固镇牵引变电所两供电臂T-N间分别装设进行运行测试,实时监测铁路供电系统负序和牵引网谐波电流.通过有源补偿装置补偿,能吸收牵引供电系统2～13次低次谐波,改善功率因数、电压质量及负序和减少谐波对供电系统的影响.     

我国兆瓦级交流牵引传动系统的试验研究

本文叙述了我国迄今功率最大的交流传动系统的地面试验结果。作为研制大功率交流传动干线电力机车的基础研究,所进行的试验研究对象包括四象限脉冲整流器、中间直流电路和脉宽调制逆变器,即为交-直-交电压型变流器,同时还研制了适合机车牵引用的电子控制装置。文中阐述了交流传动电力机车的特征、试验系统的方案选择、系统及部件的设计原理,最后给出了系统试验结果,包括1025kW的牵引特性、800kW的再生制动特性以及有关数据。     

机车感应电台运用中的问题探讨

在 DJ 型交直交电力机车上安装400kHz 感应电台后,电台运用不良。原因在于 DJ 型电力机车受电弓对接触网上的传输信号有旁路作用,同时机车的高压供电回路产生的交流谐波分量很多,因而产生较大的干扰信号,对感应电台产生的有用信号有较强的干扰所致。经改造,在供电回路加装400kHz 信号阻波器后,电台使用正常。     

高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究

高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真主要包括动车组运行的牵引负荷功率计算和牵引供电系统的潮流计算。通过建立牵引计算模型得到动车组运行过程中的电气负荷特性,基于多导体传输线模型,建立牵引网等值电路,基于牵引变电所端口电气量通用变换关系,建立牵引变电所等值电路,基于牵引负荷功率进行牵引供电系统潮流计算,可以得到动车组运行过程中牵引供电系统的电压和电流的变化。以此为基础,编制了高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真程序,通过仿真程序对云南省开通的首条高速铁路—长昆客运专线邓家山牵引供电系统进行了仿真计算,计算结果与中国铁道科学研究院的实地测试结果相一致。高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究对于深入研究高铁牵引供电系统的运行规律,对供电系统中各种供电指标的核查、校验等具有重要意义。     

基于Matlab/Simulink的SS_8型电力机车供电系统建模与仿真

详细分析了SS8型电力机车电路的工作原理和特性,以及阻抗匹配平衡变压器的工作原理和牵引供电系统的构成,利用Matlab软件中的Simulink仿真平台建立了包括SS8型电力机车和阻抗匹配变压器在内的供电系统的仿真模型,最后对整个牵引供电系统的电能质量问题进行了仿真和分析,验证了模型的可行性。     

交流传动电力机车异步牵引电机的特性控制方案选定

从交流传劝电力机车运行特性要求出发,对异步牵引电机的特性控制方案进行了探讨和优化设计,并建立了1000kW地面试验的闭环控制系统。试验结果表明,该系统能有效地控制电机的输出特性,使它满足机车运行特性的要求。     

交直交机车应用对牵引供电系统的新要求

针对交直交型机车起动牵引力大,牵引持续功率和再生制动功率大;再生电能全部回馈至牵引供电系统;当机车电压低于17．5kV或高于31kV时,电压保护装置动作,机车功率降至0等特点,对机车再生电能回馈至牵引网导致接触网电压抬升或牵引电流大导致接触网电压偏低的问题进行分析,并提出解决措施。     

Mal-operation Reason Analysis and Solution for Differential Voltage Protection of Shunt CapacitorsEI北大核心

Research purposes: Shunt capacitors are the important device of power system in electrified railway. The relay for shunt capacitors is equipped with over-current, harmonic over-current, difference current, differential voltage protections, etc. When HXD locomotive went through some power supply arms on Long-Hai line, mal-operation of differential voltage protection for shunt capacitors occurred frequently. According to load characteristic of AC-DC-AC locomotive and actual situation on site, the fault wave of differential voltage protection in a traction substation is analyzed, the reason of mal-operation is found, and the corresponding solution is got. Research conclusions:(1) The mal-operation reason of differential voltage protection is caused by Fourier transform which is influenced by frequency aliasing. The influence of frequency aliasing results in the amplification of differential voltage value and mal-operation of differential voltage protection. (2) By altering the sampling frequency from 20 points per period to 100 points per period, the influence of frequency aliasing on Fourier transform is eliminated. (3) There have been no longer mal-operations of differential voltage protection, ever since the revised program of protection came into use. (4) In the area of power supply system of electrified railway, this analytical method and solution have important reference value in analysis and application of electrical quantities with higher harmonics. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.