基于C型与单调谐滤波器组合的高铁牵引供电系统谐波治理方法

针对高速铁路牵引供电系统谐波治理问题,分析牵引供电系统谐波问题产生机理;对比分析牵引供电系统加入5种无源滤波器后对系统的影响,并详细分析C型滤波器各参数及其与单调谐滤波器所构成的组合滤波器对系统阻频特性的影响;在此基础上,设计了采用C型滤波器和C型与单调谐滤波器组合的两种治理方案。结合牵引供电系统车网耦合仿真模型,仿真分析两种治理方案,并根据滤波效率、设备成本、不同列车数量等方面评估了两种方案。评估结果表明,C型与单调谐滤波器组合的方案滤波效率及性价比更优。     

电气化铁路牵引供电系统谐波分析与治理

国家电气化铁路尤其是高速铁路的迅猛发展,牵引供电非线性负荷给电网带来高次谐波污染,文章介绍了电力系统谐波的基本概念、产生机理以及高速铁路负荷特性及铁路机车谐波的产生。在此基础上,采用傅里叶分解法对谐波进行定量分析,对谐波含量、谐波总畸变率和第n次谐波的含有率等特征量分析。给出了增设电能质量分析装置,增设有源、无源及混合滤波器,加装静止无功补偿装置等电力系统谐波抑制措施。文章分析结果对电气化铁路牵引供电系统谐波分析与治理具有重要的理论意义和实际工程应用参考价值。     

基于列车运行图的高速铁路动态牵引负荷建模方法

在分析动车组运行中的受力、基本运行工况和牵引控制策略的基础上,考虑功率因数在动车组牵引、惰行和制动3种运行工况下的动态特性和谐波间交互影响,建立由动态有功功率计算模型、动态无功功率计算模型和谐波耦合诺顿等效计算模型组成的单列动车组动态负荷计算模型,再结合列车运行图、线路资料中可提供的信息,给出整条高速铁路的动态牵引负荷建模方法。采用该计算方法对某高速铁路牵引供电系统的动态电能质量以及系统负荷进行评估,并校核了牵引变压器的容量。结果表明:与采用固定功率因数和非耦合谐波诺顿等效模型相比,该计算方法具有更高的精度,可为高速铁路牵引供电系统的动态电能质量评估提供准确的动车组数量、动车组位置、视在功率、谐波输出含量等实时负荷信息,可准确评估整条高速铁路有功功率、无功功率的分布以及不同供电方式下牵引变压器容量的利用情况,为制定分布式无功补偿方案、再生制动能量利用方案提供科学依据。     

高速铁路牵引负荷特性及其对电能质量的影响

高速铁路牵引负荷与普速铁路相比具有一定差异,有必要研究其基本特性,评估其对电能质量的影响。在高速铁路牵引供电系统电能质量综合测试的基础上,分析牵引网中负荷电流的分配关系,掌握机车牵引和制动时的负荷特性,研究牵引负荷谐波分布特性;基于我国国际标准电能质量,定量评估高速铁路牵引负荷对电能质量的影响,探讨存在的电能质量问题,分析主要原因。     

考虑高速铁路负荷特性的牵引变压器可靠性评估

牵引变压器的可靠性评估对整个高速铁路牵引供电系统的可靠性研究至关重要。本文分析高速铁路牵引负荷特性对牵引变压器可靠性的影响,提出一种牵引变压器可靠性评估方法。该方法同时考虑高速铁路牵引负荷不平衡性、冲击性和非线性特点,利用IEEE C57.110标准提供的谐波损耗因子计算谐波引起的变压器降容率,通过热路模型及其微分方程组将高速铁路牵引负荷特性综合量化到变压器温升计算中。在此基础上,通过Arrhenius-Weibull模型求取变压器失效概率。以世界首台220kV等级的中点抽出式Scott牵引变压器为例,利用实测数据验证该方法的可行性,计算得到牵引变压器的可靠性指标,并分析高速铁路负荷特性对其可靠性的影响。结果表明高速铁路负荷对牵引变压器可靠性的影响不容忽视。评估结果可辅助合理决策,以降低牵引变压器运行风险,满足安全可靠需求。     

牵引供电系统背景谐波概率模型及其应用

牵引负荷产生的谐波对牵引供电系统和电网的电压、电流波形畸变都会产生较大的影响,准确评估和模拟牵引系统的背景谐波是研究电力系统本身和牵引负荷谐波问题的关键。基于大量实测数据,采用概率统计方法分析牵引变电所进线处全天背景谐波电压的分布规律,并利用Weibull函数对该分布规律进行拟合,建立牵引变电所进线处24h的背景谐波电压模型,该模型能准确描述背景谐波电压的变化规律。结合该背景谐波模型,提出一种基于Monte Carlo法的牵引负荷谐波责任评估方法,并在算例中计算某高速铁路牵引变电所列车取流时牵引负荷对公共耦合端处的谐波责任,计算结果表明,公共耦合端的低次谐波电压主要受背景谐波电压的影响。     

电气化铁道用有源电力滤波器方案研究

概述了电气化铁道谐波问题现状，介绍了采用有源滤波器解决牵引网谐波干扰的几种方案。针对各个方案的特点，优选出了一种较适合电气化铁道用的有源滤波器方案。     

牵引变电所电能质量分析与控制方案研究

牵引负荷是电力系统的重要负荷,而功率因数低、负序功率大、谐波含量高是牵引变电所电能质量的突出问题。介绍有关电能质量的国家标准,通过对牵引变电所实际测量数据的统计、计算和分析,依据国标对牵引变电所的电能质量做了初步评价,并针对其存在的电能质量问题,提出采用一种带降压变压器的单调谐滤波器动态无功补偿方案,通过计算验证该方案的有效性。     

电气化铁路低压配电系统高次谐波抑制技术

通过分析牵引网高次谐波对牵引变电所低压配电系统的渗透特性,提出了适用于牵引变电所低压配电系统的Y型二阶高通滤波器和阻波高通滤波器滤波方案,研制了Y型阻波高通滤波器滤波装置和二阶高通滤波器装置,并安装运行于曾因谐波导致用电设备烧损的牵引变电所中。经工程应用测试,该滤波装置滤波效果良好,有效滤除了高次谐波,改善了低压配电系统供电质量,彻底解决了因谐波导致用电设备烧损的问题。     

高速铁路牵引变压器安装容量优化研究

基于牵引变压器温升效应,建立牵引变压器寿命损失计算模型,研究牵引变压器容量与牵引负荷之间的匹配关系。结合高速铁路牵引负荷实测数据,提出牵引变压器容量优化方案,在充分利用牵引变压器运行寿命的同时,有效降低牵引变压器安装容量,达到经济运行的要求。研究结果可应用于我国电气化铁路牵引供电系统设计和运营。     

基于有源滤波器的单台接线变压器仿真研究

电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量的谐波和无功,各供电区段需要用分相绝缘器分断.制约了高速铁路和重载铁路的发展.基于有源滤波器的同相供电系统的关键技术是检测补偿电流的实时性,检测的精度高低与动态响应性能好坏直接影响补偿效果.针对单台接线变压器,分析适合它的谐波和无功实时检测技术,平衡变换装置和有源滤波器的控制方法,基于MATLAB/Simulation建立了仿真模型,对单台接线变压器构成的同相AT牵引系统进行了仿真.     

电铁综合补偿电流实时检测方法研究

有源滤波器是对于非线性负荷电流谐波抑制和无功补偿的重要装置,其中关键的环节就在于其能实时准确地检测谐波和无功电流。本文结合单相负荷谐波、无功电流检测与平衡变压器能够抑制负序条件,提出了2种能够不受左右供电臂负荷限制,能完全动态检测电气化铁道负序、无功与谐波的检测方法,并在MATLAB/SIMULINK下仿真证明该方法可以动态、准确地检测出牵引供电系统负序、谐波及无功电流,并实现三相平衡。     

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。     

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。     

高速铁路车站电力谐波分析及抑制

介绍谐波的产生机理及主要分析方法,针对高速铁路车站存在的谐波污染问题,建立车站电力负荷谐波模型进行仿真分析,结合实际测量,得出铁路车站的谐波含量及特征。对铁路车站谐波进行超标率分析表明,按需滤除特征次数谐波设计的无源滤波器一般能够满足国标要求。含无源滤波功能的并联电容器组投切试验表明,合适的分组投切方式下,电容器组能够起到较好的谐波抑制效果。     

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。     

基于有源滤波器的V,v接同相供电系统

针对电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量谐波和无功,尤其是相邻供电区段间必需用分相绝缘器分隔问题,将V,v接变压器与有源滤波器和AT供电方式有机结合,构造出新型同相牵引供电系统。系统中V,v接变压器的一个带中抽头的副边绕组接AT牵引网,并通过有源滤波器接另一副边绕组,使各供电区段电压相同,从而可以取消分相绝缘器;以检测到的同相综合补偿电流为参考,控制有源滤波器消除三相不平衡,并滤除谐波和无功。仿真证实该同相供电系统方案正确可行,适宜应用于高速电气化铁道。     

宜万线电气化牵引供电补偿方案的研究

我国既有线多存在电能质量问题,新建宜万线因为外部电源薄弱,无负荷和轻负荷的概率较大等原因,导致功率因数低,电能质量差的问题较突出。目前,我国电气化铁道变电所无功补偿与谐波综合治理有多种方案,本文结合宜万线负荷特点,通过对多方案进行比选,得出了适合宜万线的牵引供电补偿方案。     

基于大功率有源滤波器的同相AT牵引供电系统

电气化铁道牵引负荷的非线性和不平衡性,导致牵引负荷功率因数低,注入电力系统的谐波、负序电流和无功功率较大,通信防护效果差,进行综合补偿容量大。介绍了大功率有源滤波器的结构,给出综合补偿电流检测和正弦脉宽调制方法。提出了在自耦变压器（AT）供电方式的基础上。以大功率有源滤波器为中心,结合三相变四相变压器和数字控制模块构成同相AT牵引供电系统,不仅能解决以上问题,而且可以取消“分相绝缘器”和节省自耦变压器。大功率有源滤波器由并联PWM变流器组成,具有拓扑结构简单,易控制、提供容量大、工作可靠等优点。仿真分析表明,该系统具有良好的可行性。     

电气化铁道牵引负荷同时系数研究

对国家标准化指导性技术文件GB/Z17625.4-2000《电磁兼容限值中、高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估》中提出的负荷同时系数进行了研究。与电力系统负荷相比,牵引负荷最大的不同点之一在于其随机波动性。本文通过大量牵引负荷实测数据统计和计算,提出了牵引负荷实际同时系数,并说明了同时系数对谐波发送限值分配具有较大影响。指出制定谐波标准时应充分考虑负荷同时系数,使谐波标准更加合理。