城轨供电系统功率分配影响下钢轨电位异常升高研究

城市轨道交通直流牵引供电系统钢轨电位升高问题已成为线路运行安全的难题,其异常升高机理及分布规律尚待阐明,基于单供电区间单列车的分析方法与实际线路多列车并列运行工况差距较大。为研究城轨多列车多变电所并列运行下系统功率分配对钢轨电位异常升高的影响,建立城轨供电系统平行多导体模型,并针对回流系统模型等效及参数计算进行分析;基于有向图理论建立城轨供电系统功率分配计算方法,进行多节点功率计算;基于实际城轨线路参数,仿真计算系统多列车动态运行时的功率分配及钢轨电位,结合具体时刻分析功率分配对钢轨电位的影响。分析结果表明,钢轨电位受系统功率分配影响较大,优化系统功率分配可有效控制系统钢轨电位异常升高问题。     

基于管状导体模型钢轨高频频变参数计算

牵引供电系统中,钢轨等输电线路电感和电阻随频率发生变化,存在参数频变现象,会导致故障行波在钢轨传播过程中产生色散现象。为研究故障行波在钢轨传播过程中的色散特性提供基础数据,针对钢轨频变参数计算展开研究。根据现有等效管状导体模型,提出一种针对高频行波计算钢轨频变参数的简化管状导体数学模型,给出该模型计算过程中所需各参数确定方法,并利用该简化模型对P50钢轨进行实例计算。计算结果表明,钢轨参数频变现象较为明显,计算模型对于后续研究牵引供电系统行波故障测距中行波色散问题可提供基础数据参考。     

直流牵引回流系统钢轨电位的理论分析

通过建立直流牵引回流钢轨电位的等效模型,分析其基本特征及影响因素,某一点的钢轨电位呈现明显的交变特性。合理设置直流牵引供电系统网络参数和优化列车运行图以调整列车电流的时空分布,是控制钢轨电位的有效措施。结合现行规范分析钢轨电位设计标准在执行中的困惑,提出钢轨电位的评价应以确保电压作用人体安全为基本出发点,体现电压幅值及其时间持续效应,不应仅规定峰值电压。     

电气化铁路长大隧道区段牵引回流特性研究

由于电气化铁路长大隧道区段牵引供电系统特殊的电磁环境与电气拓扑结构,导致流经钢轨的牵引回流比例较大并产生过高的钢轨电位,因此需对隧道区段内牵引回流及钢轨电位分布规律开展深入研究。建立隧道区段直供带回流线方式下牵引网链式模型,计算接触网刚性悬挂方式下的牵引网导线阻抗参数,并推导多导体阻抗与导纳矩阵,利用Matlab/Simulink仿真平台建立长大隧道区段牵引供电系统仿真模型。在此基础上,分析机车运行时牵引回流在各回流通路中的分配规律,并研究综合接地系统对隧道区段钢轨电流、钢轨电位的影响。结果表明:电气化铁路长大隧道区段设置综合接地系统后,牵引回流经钢轨回流部分明显降低,并有效抑制钢轨电位抬升。     

城市轨道交通直流牵引供电系统再生制动能量利用对钢轨电位的影响

针对城市轨道交通直流牵引供电系统中杂散电流泄漏腐蚀和钢轨电位限制装置频繁动作的问题,对直流牵引供电系统再生制动能量利用给钢轨电位的影响进行了分析.建立了多列车动态运行过程中杂散电流和钢轨电位分布模型,仿真分析了杂散电流和钢轨电位的分布规律,并将其和列车功率的分布进行对比,得出了列车再生制动能量远距离利用量越大,钢轨电位增加越多.通过列车制动电流的利用量以及杂散电流最大值、钢轨电位最大值的对比分析,进一步验证了所提方法的正确性.     

基于扩展解耦法的AT牵引网钢轨电位分析

为解决AT牵引网的钢轨电位分析问题,本文使用导体合并算法对牵引网进行合并、简化,基于扩展解耦法计算出其他导体对接地回流网络的感应电流,并使用多导体传输线理论计算钢轨电位的分布。该算法可对任意复杂的接地网络进行分析,且存储容量、计算量均较牵引网链式电路模型少。仿真结果表明:该算法与牵引网链式电路模型计算结果相吻合。根据IEC标准62128-1对钢轨电位的安全性进行了评估。     

多区间多列车动态杂散电流建模分析

城市轨道交通普遍采用直流牵引供电系统,多变电所多列车并列运行,线路上所有变电所均有可能向各列车供电。针对多区间多列车杂散电流动态分布,建立了多电源叠加的杂散电流分布模型,仿真分析出全线杂散电流、钢轨电位、排流网对地电位等相关参数随时间、位置的变化。所提出的仿真模型及结果可有效应用于直流牵引供电系统回流参数动态规律分析。     

基于回流系统集中参数模型的地铁钢轨电位和杂散电流计算

地铁直流供电及回流系统中存在钢轨对地电位和杂散电流。钢轨对地电位对人身和设备存在直接安全隐患,杂散电流对地铁钢结构形成比较严重的电蚀。文章以具有 OVPD 装置的直流供电及回流系统为例,建立回流网集中参数电气模型,通过 multisim 软件仿真,计算钢轨对地电位和杂散电流,总结钢轨对地电位和杂散电流规律,为排流柜投入运行、OVPD 保护电压设置等提供依据。     

钢轨电位与杂散电流综合抑制研究

在城市轨道交通直流牵引供电回流系统中,钢轨电位与杂散电流为回流系统中相互关联的参数,而钢轨电位限制装置(OVPD)与排流柜各自独立工作,互不协调。为进一步限制回流系统中的钢轨电位与杂散电流,需对OVPD与排流柜进行综合优化。分析了多区间情况下OVPD与排流柜的投入与退出对钢轨电位及杂散电流的影响,并提出了OVPD与排流柜综合优化方案。     

AT供电方式下影响钢轨电位的因素分析

本文主要研究了AT供电方式下影响钢轨电位的因素。在Matlab/Simulink环境下建立了AT牵引供电系统钢轨电位的数学分析模型以及仿真模型。考虑CPW线、钢轨的泄露电导率、AT漏抗以及钢轨横连线几种因数对钢轨电位的影响,并得出了结果。     

综合接地对AT牵引供电网络参数影响的研究

建立了一个由16根平行导线构成的广义四端网络表征AT供电系统模型,以沪宁高铁无锡区段某供电臂为实例,计算与分析了综合接地系统接入后对钢轨电位、牵引网阻抗、钢轨及大地回流的影响.计算数据表明,综合接地对钢轨电位的降低有显著的作用,而对牵引网阻抗的大小几乎没有影响.     

地铁专用回流轨牵引供电系统应用方案

分析了常规地铁牵引供电系统采用走行轨兼做回流轨存在的问题,以及杂散电流腐蚀问题带来的严重危害。针对目前专用回流轨技术方案发展现状,推荐采用网轨混合牵引供电系统的应用方案。通过对该方案中重点问题的分析,推荐采用专用回流轨和接触网同位置设置电气分段的方案,在牵引供电上网点和回流点处设双极隔离开关;推荐在负极对地之间设置单向导通装置作为漏电保护装置;推荐设置绝缘监测装置对各区段的专用回流轨对地绝缘状况进行定期监测,以便及早发现绝缘薄弱点并清查处理。     

钢轨轨底坡对下部授流接触轨安装的影响

接触轨是第三轨授电的地铁牵引供电系统的重要组成部分,接触轨的正确安装是车辆安全受电的前提。针对安装于加长短轨枕上的下部授流接触轨安装形式,建立几何模型推导出接触轨安装位置与钢轨轨底坡之间的数学关系式,给出接触轨正确安装时允许钢轨轨底坡安装误差范围的计算方法,以及两种常见安装参数下接触轨正确安装可接受的钢轨轨底坡范围值。最后,针对钢轨轨底坡超出接触轨安装允许范围而无法安装的情况,给出了补救建议。     

基于双向变流装置的城市轨道牵引供电系统潮流计算

基于双向变流装置输出外特性,分析电压调整率与下垂率的关系;以电压源换流器模型为基础,建立考虑下垂输出外特性的双向变流装置计算模型;采用交直流一体迭代潮流算法,进行含双向变流装置的城市轨道牵引供电系统潮流计算。以某地铁工程为例,列车采用6B编组,最高时速为80km·h^-1,研究双向变流装置下垂率和空载电压对峰值功率、牵引网网压和钢轨电位的影响。结果表明:随着输出外特性中下垂率的增长,双向变流装置峰值功率需求降低,但牵引网网压波动加剧,钢轨电位提高;当空载电压在1 500~1 650V范围内、下垂率为0.055~0.06时,全线牵引降压混合所整流工况的峰值功率最大在7 146~7 320kW之间。在实际工程中,应选取适当的下垂率和电压调整率,允许部分功率跨区间传输,以降低双向变流装置的安装容量,同时兼顾牵引网网压和钢轨电位的控制需求。     

直流牵引网稳态短路电流计算

城市轨道交通短路故障的分析与计算是提高牵引供电系统安全运行能力及相关保护与控制技术的基础。首先建立精确的直流牵引供电系统模型,将整流机组等效成带内阻的电压源,建立等效模型并利用整流机组的外特性计算稳态短路电流。     

基于ANSYSWorkbench的汇流排夹口模态分析

由于刚性悬挂接触线夹持在汇流排夹口。受线路、轨道、受电弓性能及牵引操纵等多种因素的影响,刚性悬挂产生的振动使接触线脱槽的问题日渐突出。在三维Catia软件中建立汇流排模型,并将汇流排模型无缝导入ANSYS Workbench中,最后,利用ANSYS Workbench有限元分析软件,计算出汇流排的5阶固有频率和振型,并绘出各阶振型模态图。计算结果表明,汇流排工作频率在1907.1 Hz附近时,汇流排动态性能较差,易因共振而引发安全事故。     

直流牵引供电系统轨道电位影响因素的分析

依据电路基本知识和微段等值方法,建立了单、双边供电条件下的单辆、多辆列车行驶时的轨道电位数学模型,并通过MATLAB对模型进行了仿真,得出直流牵引供电系统轨道电位的影响因素有线路上机车的数量、注入电流、牵引变电所之间的距离、供电方式、钢轨单位长度电阻、钢轨与大地之间导纳等。     

基于OOCPN结线分析和反向推理的城市轨道交通牵引供电系统故障诊断方法

基于面向对象的思想和有色Petri网理论,构建库所的令牌,描述城市轨道交通牵引供电系统中组成结点的元件、开关及结点的含源性质,进而建立城市轨道交通牵引供电系统结线分析的OOCPN(Object-Ori-ented Colored Petri-Nets)模型。求解该模型可确定城市轨道交通牵引供电系统的故障域;然后结合专家经验以及牵引变电所综合自动化系统轮询到的保护动作信息,通过反向推理遍历搜索该故障域,对故障元件进行定位;根据专家推理规则以及城市轨道交通牵引变电所内的保护配合关系,判断开关的拒动行为。以城市轨道交通牵引供电系统馈线短路且馈线开关拒动为例进行验证,结果表明:提出的城市轨道交通牵引供电系统故障诊断方法能够实现对故障元件的准确定位和开关拒动行为的判断。     

城市轨道交通供电区间过渡电阻在线测量方法的研究

城市轨道交通轨地过渡电阻是影响杂散电流泄漏的重要原因,为此需要对过渡电阻进行测量。根据轨电位分布特点,提出利用机车运行时排流电流作为测试电源来测量轨地过渡电阻的方法。首先分析单电源供电时区间过渡电阻测量原理,给出所需测量数据,测量方法以及计算过渡电阻公式。城市轨道交通实际系统是双电源供电,即两个牵引变电所并联,因此在具体分析时,可将双电源供电等效为单电源供电。最后给出了双电源供电情况下区间过渡电阻实测系统原理图,并分析系统工作原理。