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。     

基于车网耦合的高速铁路AT供电系统谐振特性

为研究高速列车与AT供电系统之间电气耦合（简称车网耦合）引起的谐波谐振,构建了基于节点导纳方程的高速铁路AT供电系统数学模型和基于高速列车功率源特性以及等效阻抗的谐波源模型,提出了基于车网耦合的高速铁路AT供电系统谐波谐振评估算法,研究了3种AT供电模式、3种AT牵引网运行方式以及不同AT变压器漏感大小对系统谐振特性的影响,分析了系统阻频特性与相频特性,指出并联和串联谐振点及其变化规律.仿真分析表明:列车位于不同AT段时3种AT供电模式下并联谐振点和串联谐振点均存在差异,牵引供电系统运行方式的多变性也造成了串联和并联谐振点的偏移,AT漏抗越大则谐振点数目越多而第1个串联谐振点频率越低.      

电气化铁道YNvd接线牵引供电系统的电气分析与计算

针对目前电气化铁路YNvd接线牵引供电系统设计中阻抗匹配、与电力系统的一体化以及牵引网电压的波动等同题,基于严格的YNvd变压器原次边电气量变换关系,推导出变压器二次侧两相端口电压输出方程,并定量分析阻抗匹配非理想情况下的变压器负序和谐波特性;基于三相分析法构建YNvd接线带无功、负序综合补偿和滤波装置的牵引供电系统三相等效模型,得到无功、负序综合补偿装置的三相导纳矩阵和等效滤波装置三相谐波导纳矩阵,实现与电力系统在三相拓扑结构上的统一.推导出牵引变电所各种负荷条件下等效三相和两相牵引母线的电压损失计算公式,分析再生制动工况对电压损失的影响.     

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。     

基于蒙特卡洛模拟的城市轨道概率潮流分析

为探讨城市轨道牵引供电网络中潮流分布的不确定性,基于城市轨道交、直流统一的牵引供电算法,提出了一种基于蒙特卡洛模拟的城市轨道牵引供电系统概率潮流计算方法.该方法通过列车运行的时间-位置曲线构建列车位置的概率分布;根据行车组织建立发车间隔的概率分布;通过蒙特卡洛仿真,随机抽样确定列车在线路上的位置和功率分布;采用交、直流统一的潮流计算,获得城市轨道牵引供电系统节点电压和功率的概率分布.实例仿真表明,采用该方法,可准确把握牵引网网压、牵引变电所负荷等的概率统计特征.     

Vx接线组合式同相供电系统建模与分析

作为新一代牵引供电系统的关键技术,同相供电系统设计需要匹配牵引变压器接线方式,优化电能质量综合补偿策略,降低潮流控制器（PFC）容量及其造价。针对高速和重载铁路推广采用的自耦变压器（AT）供电方式和Vx接线牵引变压器,设计了一种组合式同相供电系统。首先,基于该系统各端口接线角关系,建立了三相电网与单相牵引负荷之间的电气量变换模型;其次,利用三相电压不平衡与无功功率综合补偿理论,将相关电能质量限值为约束条件,给出了组合式同相供电系统各端口补偿电流计算方法,提出了潮流控制器动态跟踪补偿控制方案,与已有补偿方案相比,在达到相同补偿目标时所需补偿容量可以减少10%~58%;最后,通过对多种牵引负荷工况下系统运行特性的仿真模拟,验证了上述补偿模型的正确性和控制策略的有效性。      

计及牵引负荷不确定性的同相供电系统随机优化运行策略

为克服列车高速行驶中取流波动性而加剧的同相供电系统安全高效运行的不确定性，建立包括牵引变压器、潮流控制器、储能元件的同相供电系统数学模型。以牵引负荷功率为随机变量，形成刻画运行不确定性的潮流机会约束条件；以电压不平衡补偿、系统安全运行边界为确定性约束，计及混合储能服役性能退化影响，以牵引变电所电费成本和储能元件老化成本组成的日运行成本最小为优化目标，以潮流控制器控制方案和混合储能充放电策略为决策变量，建立同相供电系统随机优化运行模型，并将该模型转化为混合整数线性规划模型进行求解。算例分析结果表明：提出的优化运行策略在不确定性条件下可有效降低运行成本约13%，且混合储能循环寿命提高了约3 a。