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。     

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。     

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。     

高速铁路牵引变压器容量与配置方案优化研究

根据高速铁路牵引负荷过程测试数据,构建基于热传递微分方程的牵引变压器温升模型,并给出牵引变压器中可靠性最弱的热改性绝缘纸的相对老化率算式,据此计算牵引变压器的寿命损失.结果表明:为了有效利用牵引变压器寿命损失,可以降低牵引变压器的容量,该高速铁路选择2×31.5 MVA容量等级的牵引变压器较为合理;但是,为了充分利用既有单相牵引变压器和相关设施,针对当前的运输组织条件提出一主三备的牵引变压器配置优化方案,该方案能够有效提高牵引变压器容量利用率,对电能质量的影响远低于GB/T15543-2008标准的限值要求,具有良好的技术经济性.     

高速铁路牵引变压器容量优化

基于既有高速铁路牵引变电所的实测数据对典型负荷曲线进行研究,搭建基于指数方程的变压器温升模型,计算典型负荷曲线下牵引变压器绕组热点温度和寿命损失,并依据计算结果对牵引变压器容量进行优化,为新建高速铁路牵引变压器容量等级选取提供参考。     

一种考虑行车运行图的高速铁路牵引供电系统谐波评估方法

针对动车组高速运行带来的牵引供电系统TPSS(Traction Power Supply System)拓扑结构变化引起的谐波畸变动态波动,为评估TPSS的谐波畸变情况,综合考虑动车组运行过程中的牵引计算和牵引供电计算,提出一种考虑行车运行图的TPSS谐波评估方法。结合行车运行图和动车组牵引计算得到TPSS的牵引负荷特性,建立TPSS动态仿真模型,应用基波潮流和谐波潮流计算结果分析TPSS中各关键位置的实时谐波特性;应用谐波分析结果的最大值、99%概率统计值和95%概率统计值评估TPSS的谐波指标。仿真结果与现场实测对比验证了该方法的有效性,该方法可用于TPSS和行车运行图的设计与优化。     

京沪高铁谐波综合治理方案研究

电气化铁路中的谐波问题一直是铁路与电力部门关注的焦点。介绍高速铁路牵引供电系统的构成与特点,通过实际测试分析牵引负荷谐波分布特性,提出背靠背有源滤波器和阻波高通滤波器相结合的谐波综合治理方案,并分别阐述其结构和功能等。该方案在有效解决高速铁路谐波问题的同时,还可以补偿负序电流,必要时提供牵引负荷所需无功功率。     

高速铁路牵引变压器容量选择及更换时机分析

高速铁路牵引变压容量选择与行车能力适应普遍存在矛盾。本文结合国内高速铁路牵引变压器容量最小追踪间隔计算方法,分析了牵引负荷波动随机性以及运输组织与能力需求不确定性等因素对牵引变压器容量选择的影响,研究不同基本电费取费方式下牵引变压器的容量选择与更换时机。     

城轨交通牵引系统谐波电流引起的主变压器降容率分析

谐波电流会使变压器损耗增加,降低变压器的有效容量。本文分析城市轨道交通牵引供电系统中整流装置产生的谐波电流对主变压器造成的影响。在MATLAB-SIMULINK环境下建立12脉波和24脉波整流装置模型并得到其谐波电流数据,利用IEEE C57.110标准提供的谐波损耗因子计算谐波电流所引起的主变压器降容率。计算结果表明:谐波电流会引起不可忽视的主变压器降容率;与12脉波整流装置相比,24脉波整流对变压器降容率的影响明显较低;变压器的直流电阻损耗占负荷损耗比例越大,在相同谐波条件下额外增加的损耗越少。研究结果为轨道交通供电系统的负荷计算和主变压器容量选择提供了依据。     

电力系统电源侧牵引负荷谐波的电压畸变分析

电铁牵引负荷是大功率的三相不平衡负载,在进行分析时宜采用三相分析法。本文通过建立牵引变电所的三相谐波模型,利用C＋＋程序语言编制了仿真程序,结合现场实测数据,计算了我国电气化铁道常用的5种接线变压器在电力系统中引起的谐波畸变,对比了不同接线方式对谐波渗透的影响。     

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PSCAD／EMTDC的SS6B型电力机车仿真模型研究

电力机车牵引负荷是牵引供电系统中的主要谐波源之一,谐波含量已经成为电力机车的一个重要电气性能指标。利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了SS6B型电力机车仿真模型。通过机车牵引控制特性函数与整流电路的关系确定导通角α,采用仿真软件内嵌的编程语言FORTRAN77编程实现了电力机车控制策略。通过对仿真波形与下庄变电所实测波形进行比较,验证了该仿真方法的有效性和可靠性。     

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。     

基于模态分析的牵引供电系统谐波谐振过电压研究

针对高铁牵引供电系统的谐振过电压问题,通过分析其谐波特性,综合考虑线路集肤效应及分布参数的特性,研究由接触网、馈线、钢轨回路(包括大地)、回流导线以及牵引变电所至接触网的馈电线等构成的牵引网的参数计算方法,建立牵引网线路等效模型,使用该模型计算牵引网线路参数;采用模态分析方法解耦牵引网与电力机车的耦合关系,确定基于车网耦合的牵引供电系统的谐波谐振次数、电压波形、影响范围等数据以及所引起的牵引网过电压机理;通过EMTP-ATP软件建立基于AT供电方式与CRH2型动车组的车网耦合仿真模型,得到牵引网网压状态.通过与实测的机车负荷、谐波电流等数据对比可知,仿真结果与实测数据分析结果一致,验证了该方法的正确性.     

V/X接线牵引变压器的温升特性

针对V/X接线牵引变压器独特的接线方式、电气特性和负载特性,基于热电类比原理和变压器内部热传递过程建立V/X接线牵引变压器内部热路模型.参照电路理论推导温升计算微分方程,并根据热特征参量问的相互关系,建立V/X接线牵引变压器内部温升计算模型.以1台机车从驶入到驶出某V/X接线牵引变压器供电区间的过程为例,仿真计算顶层油温度曲线和绕组热点温度曲线.分析绕组绝缘寿命的影响因素,并根据牵引负荷的特点,提出适用于V/X接线牵引变压器的绝缘寿命损失计算方法.     

一种考虑列车运行图的高速铁路牵引供电系统再生能量评估方法

基于动车组的负荷特性和再生制动特性,定量分析牵引供电系统再生能量的传输规律;在建立牵引供电系统动态数学模型的基础上,通过初始化参数考虑列车运行图、辨识各个设备消耗的再生功率、计算再生能量消耗情况,提出高速铁路牵引供电系统再生能量的评估方法,并以某高速铁路区段实例进行验证。结果表明:提出的方法能定量评估牵引供电系统各类供电设备以及系统全线24h内的再生能量消耗情况,从而验证了动态数学模型和评估方法的有效性。     

电气化铁道谐波叠加指数研究

对国际电工委员会第三类技术报告IEC61000—3—6《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》中提出的谐波电压叠加方法进行了研究。通过大量实测数据统计和计算发现：该报告中提出的叠加指数不完全适用于电气化铁道牵引负荷在电力系统侧引起的谐波电压叠加。本文通过对大量牵引负荷谐波数据的统计和计算给出了适用于牵引负荷谐波电压的叠加指数。通过验证，本文提出的叠加指数优于IEC报告中的叠加指数，计算结果更接近实际情况。     

CRH380A型高速动车组谐波电流特性分析及动态建模研究

动车组谐波特性及谐波建模对牵引供电系统电能质量评估与分析具有重要意义。基于CRH380A动车组实测数据,根据谐波幅值分布特点将动车组注入电流谐波分为低次(3~17次)谐波和高次特征(43~57次)谐波,分别分析低次与高次谐波在复平面的幅值、相角特性。采用一种实测数据与Norton等效模型相结合的方法,对此类动车组系统建模。对比不同工况、功率下的谐波幅值,并在统一建模中考虑工况、输出功率对谐波幅值的影响。通过误差分析验证模型的准确性与有效性,利用实测数据模拟动车组动态谐波过程,对比计算得到的动态模型与实测数据的谐波幅值概率分布。结果表明:该方法能够有效还原动车组谐波电流注入的波动过程,且具有相似的谐波特性。     

电气化铁道谐波预测评估方法的研究

介绍了电铁谐波的特殊性及其对谐波评估方法的影响,并阐述了评估的原则、计算公式的导出和应用实例等。该谐波预测评估方法比较实用和先进,是一种对接入高压电网前的电铁牵引畸变负荷进行谐波预测评估计算的方法,该方法既符合电铁谐波特殊性,又符合国家标准化指导性技术文件GB/Z17625.4-2000中第三级评估方法的原则。     

VV接线牵引变压器运行特性分析

本文分析了VV接线牵引变压器运行特性,利用对称分量法对牵引负荷引起的电力系统不平衡度进行了分析计算。