客运专线牵引供电系统谐波通用模型研究

建立了牵引供电系统中各元件的谐波模型。基于牵引变电所端口电气量通用变换关系,得到不同相序和不同牵引变压器接线形式下的牵引供电系统通用谐波等值电路。通过链式结构将牵引网、电力机车、变电所和电网统一起来进行谐波计算,从而得到电网侧各相谐波电压大小及畸变率。对比仿真结果与实测数据表明,本文所建立的牵引供电系统谐波数学模型具有...     

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。     

高速铁路牵引计算与仿真系统研究

高速铁路的牵引计算与仿真对优化高速铁路线路设计、优化列车运行时间等方面具有重要意义。然而由于缺少高速铁路牵引计算规范和动车组数据资料保密未公开等原因,导致对高速铁路牵引计算仿真与系统的研究较少。采用动车组特性曲线CAD矢量化法和程序开发相结合,解决了高速铁路牵引计算力学数据的有效获取。基于多质点模型,建立了动车组牵引力、制动力、列车阻力的计算方法和公式。从牵引、惰行和制动三方面建立了动车组运动模型求解和运行过程计算算法。在此基础上,采用C#2010编程语言和Access数据库,开发了基于多质点模型的动车组牵引计算与仿真系统。实现了动车组数据和线路等数据的一体化管理;采用动车组编组等参数化设置,实现了不同参数下的高速铁路牵引计算与运行过程的完整仿真。     

牵引供电系统与牵引传动系统稳定性机理分析

国内某客运专线牵引变电所频繁出现跳闸情况,给牵引供电系统和动车组正常运行带来安全隐患。为寻求故障根源,用于指导今后的高速铁路建设,本文首先利用阻抗比判据建立车网闭环系统传递函数模型,揭示阻抗参数不匹配引起低频振荡产生的原理,并对动车组网压-功率限制保护引起低频振荡进行分析。然后基于MATLAB/Simulink软件搭建车网系统仿真模型并进行联合仿真,再现现场故障现象。本文通过理论分析并仿真验证了低频振荡产生的2种原因,可为实际现场振荡抑制提供指导,进而保障车网系统的稳定安全运行。     

基于车-网同步测试的牵引变电所馈线保护误动分析

大功率高速动车组密集开行,与牵引供电系统之间引起的车-网耦合匹配问题愈发凸显。牵引供电系统作为高速铁路的唯一动力来源,车-网耦合系统的匹配性直接关系运行安全和质量。采用车-网同步测试方法,研究动车组牵引负荷特性变化规律,分析牵引负荷对牵引变电所馈线出口处等效测量阻抗的影响,探究牵引变电所馈线保护阻抗Ⅰ段误动的原因,为车-网耦合系统优化设计提供重要参考。     

光伏并网下城市轨道交通供电系统动态运行仿真研究

为分析光伏发电并网对城市轨道交通供电系统运行的影响，提出一种考虑城市轨道交通交直流牵引供电系统及光伏发电并网的动态运行仿真方法。所提仿真方法针对牵引供电系统的直流侧建立数学仿真模型，考虑系统平行多导体传输特性，求解多列车动态运行情况下的牵引变电所功率波动。基于Matlab/Simulink软件建立城市轨道交通供电系统交流侧的仿真模型，并使用三相动态负荷等效城市轨道交通供电系统直流侧牵引变电所的功率波动。基于Matlab/Simulink软件搭建光伏发电并网模块，并建立光伏发电系统并入城市轨道交通供电系统的仿真模型。以常州地铁1号线的线路参数为例，分析了光伏发电系统对城市轨道交通供电系统的潮流参数、网压有效值及网压波动的影响，并对比分析了不同功率、不同并网电流的光伏发电系统接入不同负荷率的城市轨道交通供电系统时的影响。仿真结果表明：光伏发电系统的接入能够有效降低供电系统直流侧对交流电网的功率需求，但也会对城市轨道交通供电系统的电能质量产生影响；随着供电系统负荷率、光伏并网电流及并网功率的增大，光伏发电系统的接入对城市轨道交通供电系统电能质量的影响也逐渐增大。     

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。     

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。     

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.     

基于实测数据的高速动车组谐波分布特性与概率模型研究

动车组电气负荷建模对牵引供电系统的设计以及电能质量相关问题的评估具有重要意义。本文基于大量实测数据,采用曲线拟合和概率统计方法,针对CRH2-200型高速动车组建立谐波电流模型,模拟受众多随机因素影响的动车组谐波概率分布特征。所建立的仿真算法求解速度快,且结果更接近实际情况。将其与牵引计算程序相结合,可用于构建一个具有快速数据交换能力的实用仿真平台。     

基于PSCAD的高速铁路全并联AT牵引供电系统短路故障仿真计算研究

以长昆高速铁路邓家山变电所至廖家田分区所供电区间为研究对象,根据实际接线方式、系统参数进行等效计算,利用PSCAD/EMTDC元件库元件搭建模型,设置相关参数,搭建全并联AT高速铁路牵引供电系统仿真模型,以实现对变电所及牵引网各种短路故障的仿真计算。以实际短路试验为例进行仿真,仿真计算数据与实测数据比对结果表明,基于PSCAD/EMTDC建立的全并联AT牵引供电系统仿真模型能够准确地模拟实际供电系统不同故障情况下短路电流的大小及短路电流的分布情况。利用该仿真计算结果,根据"横联线电流比"故障测距法进行故障定位计算。结果表明:数据满足故障测距要求,该模型能够为今后深入研究高铁牵引供电系统的故障及保护设备的运行等提供科学依据。     

太原铁路枢纽高铁供电运行探讨

随着太原铁路枢纽融入高速铁路网,枢纽内高铁列车数量大量增加,但枢纽内高铁接触网仍由榆次变电所、太北变电所这两座既有普速铁路牵引变电所供电。为保证高铁的供电可靠性,结合太原铁路枢纽内线路及牵引供电设施布置,分析在牵引变电设备各种故障情况下如何快速恢复供电。在榆次或太北牵引变电所发生全所停电故障时,对几个可以实现的越区供电方案进行供电能力计算和比较,提出推荐的越区供电方案。通过良好的供电故障恢复方案,能极大地提高太原铁路枢纽内供电故障恢复速度和高铁列车供电的可靠性。     

RTDS在牵引供电系统中的应用研究

分析现有AT牵引供电系统仿真研究的特点,基于RTDS平台对牵引供电系统各元件如牵引变电所,牵引变压器及接触网系统进行了建模,实现了AT供电方式下的高速铁路牵引供电系统数字实时仿真,比较了AT供电方式下单线和复线牵引供电系统的网压水平,证明本文建立的牵引供电系统仿真模型具有较高的可用性和精确性,可以满足工程需要。     

基于BP算法的AT牵引供电系统状态识别

使用ATP电磁暂态仿真软件对AT牵引供电系统进行数学建模,仿真分析了高速动车组正常运行状态、T-R短路故障、F-R短路故障、T-F短路故障和异相短路故障;重点分析了高速动车组在过电分相时产生的非线性谐振（铁磁谐振）和线性谐振,采用MATLAB仿真软件为工具,应用神经网络中BP算法对AT牵引供电系统的5种状态进行识别。     

高速铁路牵引供电系统等值电路与短路计算

针对高速电气化铁道,考虑电力系统阻抗、牵引变压器阻抗、牵引网阻抗及自耦变压器漏抗等因素,提出了基于V,x接线变压器的AT牵引供电系统等值电路,并依此给出了短路电流计算公式,为电铁设计及现场配合计算提供理论基础。基于Matlab/Simulink和LabVIEW的仿真计算验证了模型的可行性,与实测数据的对比分析验证了模型的正确性。     

牵引供电系统在长期过负荷状态下的策略分析

研究目的:我国高速铁路目前尚处于发展阶段,没有形成大规模的高速铁路网,为了弥补高速铁路网的不足,部分跨区域的高铁列车需要在普速线路上"借道"开行,这样就导致了部分普速铁路在满足既有繁忙的客货运条件下,又要开行大量跨区域的动车组列车,致使电气化铁道牵引供电系统长期处于严重过负荷状态下。研究结论:本文以萧甬线(杭州萧山至宁波)为例,按照牵引负荷逐步增大的顺序分阶段研究了牵引供电及其他系统在长期严重过负荷状态(超设计条件)下的策略:(1)调整馈线速断保护、过流保护以及牵引变压器过负荷保护的定值;(2)在行车组织上考虑限车措施;(3)对牵引变压器及其一二次侧出线导线、上网供电线、接触网导线、所内流互等设备进行提升改造;(4)增设主变热过负荷保护以及油色谱在线监测系统等。     

CRH动车组列车牵引计算系统研究与设计

动车组列车牵引计算是高速铁路运营和设计过程中的一个基础性环节,研究和开发动车组列车牵引计算系统对于提高高速铁路运营和设计效率具有重要意义.本文依据业务需求,对动车组列车牵引计算系统进行了系统分析和系统设计,并重点探讨了动车组列车牵引计算的计算模型、动车组操纵策略、动车组过分相计算等问题,提出了单质点和多质点相结合的简化计算模型,最后开发了动车组列车牵引计算系统的原型系统.     

高速铁路牵引供电系统关键技术及其标准制定

在概述我国高速铁路牵引供电系统的基础上,分析电力系统匹配、牵引供电系统与高速动车组耦合受流、牵引供电系统雷电防护3方面的技术现状和标准制定情况,并提出相应建议。指出我国应开展高速铁路牵引供电系统关键技术的研究思路,并借鉴国际标准化组织和国际电工委员会在标准制定中的工作方法制定我国高速铁路牵引供电系统标准。     

高速铁路运行牵引变电站接地安全测量计算分析

高速铁路牵引变电站投运之后其接地网与综合接地系统以及电力系统进线避雷线连接,变电站接地拓扑结构发生巨大变化,此时对牵引变电站的接地安全校验不应仅局限于变电站本身。为研究运行牵引变电站接地安全性,现场测试运行牵引变电站分流特性和站址土壤结构,并运用数值仿真计算手段,结合现场实测数据和计算结果对运行牵引变电站开展接地安全分析,同时对比分析牵引变电站接地网连接和不连接进线避雷线时的测量和计算结果。结果表明:高速铁路牵引变电站接地安全校验应结合工程具体情况整体考虑,避免只简单注重接地阻抗值是否低于0.5Ω;牵引变电站接地网连接电力系统电源进线避雷线后,接触电压、跨步电压和地电位升均有较大幅度的下降。研究成果已在深茂高铁沿线牵引变电站接地安全校验中成功应用,通车后牵引变电站安全稳定运行。