含地面再生制动能量利用装置的供电设计和节能指标评估

逆变回馈装置和储能装置等地面再生制动能量利用装置(GRUD)在城市轨道交通牵引供电系统中的应用逐渐普遍.针对GRUD的供电系统设计问题,首先建立不同GRUD的供电计算模型,并以此为基础,建立GRUD的优化设计与运营模型,设计阶段目标函数为GRUD寿命期限内的系统综合成本,运营阶段目标函数为系统牵引能耗.针对含GRUD供电系统的节能效果评估问题,提出从牵引能耗和主变电所能耗两个角度计量的节能效果评估指标,并提出基于节能效果评估的在线监测与控制系统.最后,对含GRUD的供电系统设计提出应转变的思路,为系统设计提供一定参考.     

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。     

青岛地铁逆变回馈装置的运行性能与节能效果评估

对青岛某地铁线路典型供电区间的逆变回馈装置进行实地测试,评估其运行性能,分析逆变回馈装置对系统节能效果的影响,并提出以再生制动反馈率、系统日回馈能量、系统实际牵引能耗为节能效果评估指标.实测结果表明:逆变回馈装置控制牵引网网压水平效果较好;逆变回馈装置占空比最大为12.2％,启动电压越低时占空比越高,且与空载电压水平有关;逆变回馈装置启动电压越低,主变电所返送功率越大,同时节能效果评估指标越高;节能效果评估指标也与空载电压水平有关.     

双向变流装置运行性能测试分析

目的：当前，在我国建设节约型城市轨道交通的背景下，需对城市轨道交通供电系统中车辆再生制动产生的电能利用问题进行研究。方法：以徐州地铁某含双向变流装置的实际线路为例，分析了整流机组与双向变流装置协同工作方案(整流+双向变流方案)的外特性，即恒压外特性和下垂外特性；对完全采用双向变流装置的方案(全双向变流方案)进行了运行性能实测分析；对含双向变流装置的车辆段进行了无功补偿分析。结果及结论：在恒压外特性下，随着启动电压从1 550 V升至1 650 V,相同条件下双向变流装置的整流输出功率有所增加，整流机组输出功率有所减小；当双向变流装置分别与12脉波及24脉波整流机组协同运行时，其整流输出功率依次减少；双向变流装置能代替整流机组独立运行，实现整流和逆变功能；当双向变流装置补偿的无功功率依次增大为0.50 Mvar、1.00 Mvar时，监测主所110 kV侧的容性无功功率均值依次减少了0.49 Mvar、1.00 Mvar,验证了双向变流装置无功补偿功能的有效性。     

地铁无功功率补偿优化策略

目的：为了解决因系统功率因数降低导致的无功返送问题，需研究地铁无功功率补偿优化策略，重点研究地铁牵引供电系统在集中式无功补偿背景下的SVG(静止无功发生器)容量设计问题。方法：以广州某地铁线路为例，在该地铁线路运营初期，对某牵引降压混合所(以下简称“牵混所”)整流机组高峰时段和低谷时段的负荷过程进行实测分析。基于城市轨道交通直流牵引供电仿真平台及列车实迹运行图，通过交直流交替迭代潮流计算，将该牵混所整流机组负荷过程的仿真结果与实测结果进行对比，验证了所提算法的有效性。在满足PCC(公共连接点)处功率因数要求的前提下，提出SVG无功补偿容量设计方法。综合考虑测试线路初期、近期、远期行车计划，对该线路每个时期的高峰、低谷及非运营时段进行供电仿真，并计算所需补偿的无功功率。根据无功补偿优化策略，给出SVG的安装容量。结果及结论：算例线路中主变电所MSUB2左变压器35 kV侧SVG所需补偿的无功功率最大值为7.19 Mvar,其右变压器35 kV侧SVG所需补偿的无功功率最大值为2.81 Mvar。考虑10%左右的裕度，对SVG进行设备选型，则MSUB2的左、右变压器35 kV侧SVG的安装...     

基于图解法的编组站能力综合系统研究

研究基于图解法的编组站能力综合系统的设计内容,确定系统数据收集与处理方法,提出基于列流的编组站运营工作模拟分析模型.通过综合系统模拟,可用于分析不同的列流结构和编组站设备对编组站驼峰运用、牵出线调机,到发线占用及车辆停留时间的影响,从而进一步对编组站各项能力进行计算和分析.     

运行图驱动的城轨供电系统负荷过程动态仿真

针对城轨供电系统采用平铺运行图进行负荷过程仿真分析与实际负荷过程差别大，不能准确反应供电系统运营阶段的诸多问题，将运行图中各列车运行时分作为约束条件，建立列车定时节能运行的指标函数，以提高仿真模型准确性；基于固定阶梯级目标速度搜索算法优化列车操纵序列，还原多列车具有电气信息的运行轨迹；以实迹运行图为驱动，实现了供电系统正常运行与异常情形下的负荷过程仿真分析. 算例分析结果表明:基于实迹运行图的仿真结果与实测牵引变电所负荷过程曲线的Pearson相关系数在0.89以上，负荷过程特征值仿真与实测的最大误差不超过6.85%，较平铺运行图仿真结果准确度最高可提升12.91%.      

考虑牵引所多运行状态的城轨交直流供电计算

城市轨道牵引变电所存在多种运行状态:整流状态、整流机组关断状态、逆变回馈装置恒定电压运行状态、逆变回馈装置最大功率运行状态. 针对潮流计算中牵引变电所状态的不确定而影响计算收敛性的问题，提出一种考虑牵引变电所多运行状态的城轨交直流供电计算算法. 该算法对逆变回馈装置和车载制动电阻建模，根据迭代过程中牵引变电所网压、电流，采用滞环比较策略确定牵引变电所状态，通过交直流交替迭代方法求解潮流. 对某地铁工程进行仿真分析和实测验证，结果表明:仿真与实测的牵引变电所负荷过程曲线Pearson相关系数为0.76～0.92；逆变回馈装置节能率的仿真结果与实测误差不超过1.7%；在全线整流机组空载电压较高的场合，当逆变回馈装置的启动电压设置在1750 V以上时，消耗在车载制动电阻上的能量显著增大.      

城轨牵引供电系统逆变回馈装置的定容选址

以节省逆变回馈装置投资成本和提高再生制动能量利用率为目标,建立了城轨牵引供电系统逆变回馈装置定容选址优化模型. 将考虑逆变回馈装置周期性间歇工作制的城轨牵引供电系统交直流混合潮流算法与带精英策略的快速非支配排序遗传算法（fast non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ,fast NSGA-Ⅱ）相结合,求解多目标函数的Pareto解集;并采用基于信息熵的序数偏好法（technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS）筛选逆变回馈装置定容选址的最优方案. 以广州地铁某线路为算例进行仿真验证,结果表明:优化方案相对该地铁工程实际逆变回馈装置配置方案,其装置投资成本节省70万元,系统级节能率提高3.25%,投资回报周期相应缩短.      

计及逆变回馈装置间歇工作制的城轨供电计算

逆变回馈装置在实际运行中采用间歇工作制,当采用供电计算确定逆变回馈装置的选址和容量设计时,必须考虑逆变回馈装置的工作特性模型.为此,提出了一种考虑逆变回馈装置间歇工作制的城市轨道交直流供电计算算法.该算法基于逆变回馈装置的功率提出了逆变回馈装置负荷过程的动态调整策略,并实现其状态切换;从主变电所统计整条线路的全日能耗,...