牵引变电站高压侧电缆绝缘配合研究

哈尔滨至大连电气化铁道高压供电系统的额定电压为220kV，王岗牵引变电站进线采用两相220kV交联聚乙烯（XLPE）电缆与架空线联合供电方式，这样的供电方式国内没有先例，缺乏设计规范，为了正确选择XLPE电缆的绝缘水平，对过电压进行了仿真计算，计算结果表明，最大操作过电压达到458kV，最大雷电过电压达到了1349kV，必须采取有效的保护措施才能选择适当的电缆，参照国内外有关标准和文献，设计了采用独立避雷针，减小钢塔接地电阻，增加氧化锌避雷器等综合保护措施的方案，在此基础上提出了XLPE电缆及其附件的绝缘配合意见。     

基于HHT方法的电气化铁道谐波检测与分析

将希尔伯特-黄变换(HHT)方法用于电气化铁道谐波检测中.由于电气化铁道谐波电压、电流信号中基波能量很大,其它次数的谐波能量相对较小,使得经验模态分解 (EMD)方法在应用中出现模态混叠现象,不能准确地提取任意频率的谐波信号.为改善经验模态分解过程中产生的模态混叠现象,本文采用Yang提出的基于Fourier变换的EMD方法对电气化铁道谐波信号进行筛分.通过该方法可以有效地提取出任意频率的谐波分量,进而计算其Hilbert谱.通过对电气化铁道牵引变电所实测谐波电压、电流数据进行分析,结果表明:利用改进的HHT方法可以得到电气化铁道各次谐波准确的时频分布.最后通过HHT方法计算出各次谐波电压、电流含有率及总谐波电压、电流畸变率,并对计算结果进行分析.HHT 方法为电气化铁道谐波检测与分析提供了一种新的途径.     

变频调速交流牵引电机绝缘电老化机理的研究

在变频电机绝缘技术研究成果基础上，以动车组变频牵引电机为研究对象，建立电缆和定子绕组高频等效电路模型，研究电机端过电压以及匝间电压分布特性；研制一套基于高压方波脉冲的绝缘老化试验系统，进行牵引电机绕组的绝缘寿命实验，依据介质损耗、局部放电等参量的变化，分析绝缘材料的破坏机理。     

城市轨道交通直流馈出电缆在线监测系统

以上海地铁直流馈出电缆为工程背景,研制适用于轨道交通牵引变电站直流馈出电缆在线监测系统.监测系统工作原理是通过监测电缆放电信号和直流泄漏电流信号综合评估电缆绝缘状态.监测系统由HF-CT传感器、DLCS传感器、数据采集系统以及监控后台组成.研制的HFCT传感器3 dB频率带宽为500～10 000 kHz;DLCS传感器量程为0～100 mA,分辨率为30 μA;数据采样系统采样速率最高为20 MSa·s-1;监控后台采用装有专家系统的工业控制计算机,实现电缆绝缘的智能诊断.在实验室对该系统分别进行直流馈出电缆绝缘良好、绝缘故障模拟试验,测试结果表明监测系统能够预警直流馈出电缆绝缘老化和绝缘破损故障.现场安装运行结果表明,监测系统运行稳定、可靠,诊断结果与实际情况相符.     

集成谐波阻尼功能的单相光伏发电系统

针对单相LC型并网逆变器与电网阻抗间可能发生的谐振现象进行了研究。为了提高公共连接点电压质量,抑制背景谐波电压在公共连接点的谐振放大,将阻性有源滤波器的功能引入光伏并网逆变器。集成谐波阻尼功能的单相光伏并网系统可有效抑制背景谐波电压的谐振放大,但交直流侧瞬时功率交换会导致直流侧电压出现高频纹波分量脉动。为此,通过引入低通滤波环节和优化电压电流环参数设计,达到了减少直流侧电压纹波对电流环控制影响的目的。理论分析和仿真结果验证该方案的有效性。     

牵引供电系统电能质量扰动在线检测研究

提出了一种基于改进锁相环(EPLL)系统的电能质量监测方法,该方法可检测目前最常见的一系列电能质量干扰,具有较好的实时性,对检测系统的内部参数微小变动和电力系统频率变化有较强的鲁棒性.文中给出了EPLL的系统结构图,利用Matlab/Simulink对谐波、电压波动、电压下跌和电压上升、有功、无功电流的检测进行了仿真,结果表明,EPLL系统可实时跟踪输入信号的基波分量,分离出谐波分量和无功分量,可以作为电力有源滤波补偿的参考信号,构造多种用途的电能质量补偿装置.     

基于直流漏泄电流的无铠装电缆绝缘性能检测方法

电缆绝缘性能的好坏对供电系统连续运行具有重要意义。采用直流漏泄电流方法,提出一种无铠装电缆的绝缘性能检测方法。该方法把电缆两端电流的同步测量,转换成电缆输出端开路时输入端电流的准确测量,简化了测量的复杂性,提高了直流漏泄电流的测量精度,改善了电缆绝缘性能的诊断准确度。该法用于地铁牵引变电站直流馈线电缆绝缘性能检测中,取得了良好的效果。     

基于小波分析的光伏并网逆变器故障诊断

针对光伏并网逆变器的故障检测与智能在线诊断问题,提出了一种C3C3逆变器故障特征提取方法。该方法以逆变器输出三相电流的小波分析结果作为判断依据,将故障信号的近似分量和细节分量相结合作为故障特征向量,利用神经网络的分类功能,实现对光伏并网逆变器的故障诊断。该方法无需电压信号和人工参与,硬件实现简单,且抗干扰性强。仿真实验结果证明了该方法的有效性。     

小波降噪在电力牵引供电系统谐波分析中的应用

电力机车作为电力系统的主要不平衡负荷、谐波源负荷，其特征谐波电流主要为3，5，7次高频谐波电流，这些高频谐波电流对电力机车的安全、稳定运行造成了很大的危害。以SS8型电力机车为例，仿真其整流电路工作过程，分析电力牵引供电系统谐波的特征，对牵引供电系统中的谐波电流信号进行小波分解、阈值处理和小波重构，以达到对牵引供电系统谐波电流信号进行降噪处理的目的。为寻找对牵引供电系统谐波电流信号降噪效果较好的小波阈值，仿真中分别采用Stein的无偏似然估计原理进行自适应阈值选择、启发式阈值选择、sqrt（2log（length（X）））阈值选择和极大极小原理阈值选择，根据谐波电流信号的不同特征，采用多种阈值处理方法使信号中的高频谐波电流含量减少甚至消除。仿真结果表明：电力牵引供电系统谐波电流信号的最优阈值为sqrt（2log（length（X）））阈值，用它降噪后可使信号中的高频谐波含量明显降低。     

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。     

交联聚乙烯电缆谐振试验及其他方法的探讨

对电缆现场试验的方法进行了分析,通过模拟试验,对直流耐压、2U0工频电压持续5 man、U0工频电压持续24 h及带50%额定电流2 h后的试验结果进行比较,得出了工频或变频谐振试验对10 kV XLPE电缆的现场试验是比较有效的.     

高速铁路桥梁雷达非接触测试技术研究

研究目的:我国高速铁路已超过3万公里,桥梁里程占比较大,桥梁数量众多、桥型多样、结构复杂,未来将面临大规模的检测和养护任务。因高速铁路的封闭式运营,桥梁检测的安全性及时效性要求较高,亟待研究发展线外远程非接触的测试技术,为高速铁路安全运营提供技术保障。研究结论:(1)差分干涉微波雷达具有连续、动态、远距离非接触和全天候、全天时等优点,能对高速铁路桥梁的结构参数进行在线监测;(2)在保证铁路正常运营的条件下,在线路外对武汉天兴洲长江大桥拉索频率以及铁路层桥面动态挠度进行了监测,取得了较好的效果,具有推广借鉴意义;(3)雷达对多根拉索的中部动态形变同步进行有效测试,振动信号显著及频率分辨率高,不仅能够提取拉索本身各阶频谱,而且能够准确提取桥梁结构整体的模态频率;(4)雷达测试技术可广泛应用于高速铁路桥梁结构力学参数的在线诊断,对结构的健康状态进行评估。     

一种新型的并联有源电力滤波系统

基于瞬时无功功率理论提出了一种能同时检测瞬时无功电流和高次谐波电流的检测方法，并在此方法的基础上设计了一种混合式并联有源电力小滤波系统。通过计算机仿真及试验证明，该有源电力滤波系统能很好地同时抑制电网中的高次谐波及无功电流。     

城市轨道交通网络与城市形态协调性的量化分析

研究目的：针对目前国内城市轨道交通网络规划过程中对线网与城市形态之间协调性分析主要限于定性分析的情况，通过本文的研究提供量化分析手段，有助于构架合理的轨道交通线网。研究结果：提出了轨道交通网络中位点与城市重心的吻合度、轨道交通网络分形维度与城市分形维度的一致性指数、轨道交通与城市人口在方位上的相似度3个量化指标。基于这三个定量化指标建立了轨道交通网络与城市形态的综合协调指数，确立了城市轨道交通网络与城市形态之间的协调性量化分析的方法，并以西安市城市轨道交通网络规划方案为例，分析了4个预选方案与城市形态之间的协调性。计算结果显示4个预选方案的综合协调指数分别为0．7829、0．7778、0．6908、0．7849，表明预选方案四与城市形态最为协调。     

波流作用下悬浮隧道动态响应的分析估算

研究目的:悬浮隧道是一种新型水下隧道,由于它长期处于波流作用的环境中,因此研究悬浮隧道在波流作用下的动态响应,是工程设计中不能回避的问题。然而分析波流与悬浮隧道的相互作用,其过程非常复杂,因此寻求一种简捷实用的动态响应估算方法很有必要。研究方法:本文将支撑结构之间的一段悬浮隧道简化为简支梁,利用梁的弯曲振动方程,在考虑结构粘性阻尼和非线性流体阻尼的条件下,采用伽辽金法和数值积分法,对悬浮隧道在波流作用下的动态响应进行了分析估算。研究结果:1阶模态对隧道的响应位移影响最大;当波浪频率与隧道1阶固有频率相等而发生首阶谐振时,隧道1阶模态响应幅值大幅增加。研究结论:隧道断面形式、支承跨度及隧道放置深度对隧道的动态响应有显著影响。     

基于各向异性材料的全预应力梁自振频率的研究

研究目的：探讨从各向异性材料的角度，对全预应力梁中力筋预应力和自振频率间的相关关系进行分析研究，为进一步开展预应力梁的动测技术研究打下基础。研究方法：将预应力混凝土梁按各向异性复合材料进行理论分析和计算。 研究结果：推导出铁木辛柯型预应力梁的自振频率的计算公式。 研究结论：本文的分析方法和计算公式能比较好地反映梁的自振频率随预应力增加而增加的变化趋势，计算的结果与试验数据吻合较好，前二阶频率的计算具有较高的精度。在进行全预应力混凝土梁自振频率的研究中，将混凝土材料看作各向异性复合材料进行分析是可行的。     

基于有源滤波器的同相供电系统补偿电流的实时检测

基于有源滤波器的同相供电系统的关键技术是对补偿电流的实时检测,检测的精度高低和动态响应性能好坏会影响三相平衡效果和谐波与无功的补偿效果。本文针对以往检测方法存在动态响应速度慢的缺点,提出了2种补偿电流检测方法:有功电流分离检测法和无延时虚拟三相检测法。分析与仿真证实,无论被检测电压与电流有无畸变,2种检测方法都可根据同相供电平衡补偿的不同要求(仅平衡三相、平衡三相滤除谐波和平衡三相滤除谐波并补偿无功)完成补偿电流检测,且检测精度高、动态响应速度快。     

基于分形技术的铁路选线虚拟环境三维动态建模方法

运用分形技术实现虚拟选线环境中的三维动态建模。所建模型能在铁路选线虚拟环境仿真系统中模拟地面、背景天空、树木等的三维图像。与传统的静态建模方法相比,这种建模方式不仅具有较高的真实性和多样性,而且对整个三维场景的运动速度影响非常小。运用分形技术进行动态建模的方法能够取得很好的视觉效果,所建模型不但能够满足铁路三维动态建模的要求,还可以应用到其它三维场景中。     

基于分形维数的FSK信号检测方法的研究

本文着眼干信号的非线性性质,把分形理论引入信号检测,针对FSK信号(铁路移频信号)检测的特点,提出通过计算相关维数做为FSK信号的分形维数的检测方法.本文还用此方法对仿真FSK信号和实际采集的FSK信号做了模拟检测,实验结果表明此方法可以在较强噪声背景下检测出更多低频FSK信号.     

轨道交通杂散电流腐蚀的监测及防护研究

研究目的:分析地铁杂散电流腐蚀在线监测的原理,并对地铁杂散电流监测控制系统的软、硬件进行初步设计。同时对地铁杂散电流腐蚀防护措施提出看法。研究方法:结合地铁的实际情况及标准规定的杂散电流腐蚀危险性判定指标,选择埋地金属结构的极化电位作为监测的参数,采用具有电压稳定、不易极化、内阻低且具有一定机械强度的Cu／CuSO4作为参比电极; 测控系统硬件的核心是基于ARM7微处理器,其高速的性能、丰富的接口资源,很容易实现测控功能。研究结果:该研究总结出了可用于预测金属结构在杂散的腐蚀轻度和腐蚀趋势的自动在线监测系统。研究结论:尽管地铁杂散电流的腐蚀性大,但只要采取科学合理的措施,设计合理的自动在线监测系统, 有效地降低杂散电流腐蚀的损失,确保地铁长期运行使用的安全。