地铁同相供电装置可靠性评估分析

随着地铁供电技术的不断发展，采用同相供电技术成为城市轨道交通供电系统发展的新方向，分析地铁同相供电装置可靠性具有重要意义。基于同相供电装置的拓扑结构与逻辑关系，以单个功率单元模块中IGBT的耐压耐流作为约束条件，对同相供电装置设置方案进行可靠性分析；利用FTA分析法建立同相供电装置可靠性评估模型，并借助最小割集法求解可靠性评估指标，量化评估同相供电装置设置方案的可靠性水平，为主变电所同相装置设置方案的选取提供参考与理论依据。     

新型贯通同相供电系统建模与运行特性分析

针对既有牵引供电系统所存在的以负序为主的电能质量问题以及不利于高速、重载铁路发展的电分相问题和系统效率利用问题,研究依托大功率电力电子器件的新型贯通同相牵引供电系统拓扑结构,以牵引供电系统、同相补偿装置以及牵引负荷为研究对象,构建新型贯通同相牵引供电系统数学模型,计算系统潮流分布,优化同相补偿装置容量配置。实例分析表明,上述模型能够正确反映新型贯通同相供电系统的运行特性,为新型贯通同相供电系统的工程应用提供了数据支撑。     

单相组合式同相供电技术及工程应用方案研究

针对电气化铁路对电力系统负序的影响而自身不得不设置很多分相的问题,研究一种单相组合式同相供电技术方案,采用单相牵引变压器为基础,配以适量的同相补偿装置的方法,在牵引负荷较小时,能够实现由单相牵引负荷到三相电力系统的平衡变换;在牵引负荷较大时,在满足国标要求的前提下兼顾同相补偿装置的经济性。同时以工程设计案例的形式加以分析,结果表明:单相组合式同相供电技术在充分发挥同相供电自身技术优势的前提下,能够有效减少主变压器的安装容量,随着大功率电力电子元器件产品国产化后质量提升及造价逐年下降,其在提高电气化铁路运能方面的性价比将大幅提升。     

同相供电平衡变换装置研究

简要阐述了同相供电系统的原理,对实现同相供电的关键器件之一——平衡变换装置进行了详细的分析,就其中的控制进行了分析设计,并对其中关键元件的参数取值进行了计算,最后利用Matlab/Simulink进行了仿真,验证了平衡变换装置设计的正确性。     

考虑功耗的同相补偿变流器可靠性优化分析

以5 MW同相补偿变流器为例,结合重载铁路牵引负荷实测数据,利用Bayerer模型和线性累积损伤理论评估不同运行方式下同相补偿变流器的可靠性,并计算了组合式同相供电系统的功率损耗。结果表明,在牵引负荷波动较小的情况下,增加同相补偿装置的出力可以有效降低同相补偿变流器的故障率,从而提高变流器的可靠性,但是系统的功耗会相应增加。     

贯通式同相供电方案优化设计

贯通式同相供电采用单相供电,变电所内采用的结构为牵引变压器+同相供电补偿装置,取消了牵引变电所出口处和牵引网上的电分相。贯通供电时,相邻变电所可以同时向牵引网内的机车供电。本文分析了牵引变电所近期和远期的可靠性,比较了备用度不同时牵引供电系统在可靠性方面的差异。进一步分析满足双边供电时,2个和3个变电所上分流系数和牵引网上的功率损耗变化情况,最后得出贯通式同相供电补偿装置的控制策略。     

用于单相组合式同相供电的CPD结构可靠性研究

组合式同相供电装置(co-phase compensation device, CPD)是同相供电系统中的关键设施,牵引供电系统的安全稳定运行与其可靠性密切相关。以拓扑分析为基础,综合考虑到各个器件的组合关系,利用k/n(G)可靠性模型建立级联式CPD和MMC-CPD的可靠性分析模型。在满足同相供电装置正常运行的必要条件下对比分析级联式CPD和MMC-CPD的可靠性指标。最后针对MMC-CPD的特殊拓扑结构,分析子模块冗余配置对可靠度的影响,优化MMC中子模块的冗余数量,为单相组合式同相供电MMC-CPD冗余设计和运行维护提供依据。     

同相供电系统对称补偿装置控制策略研究

在介绍同相供电系统对称补偿的基本原理的基础上，说明了在同相供电系统中实现对称补偿的优越性，主要论述了同相供电系统对称补偿装置的容量配置方法和控制策略，根据负荷功率因数和负序将同相供电系统中负荷分为三种情况，并制定相应的控制策略，在实测数据基础上，通过仿真进行了验证，说明在不同负荷情况采用不同补偿方式和控制策略可以达到最佳的补偿效果。     

交-直-交型同相供电系统的研究

为了解决电气化铁路现在普遍存在的电能质量和电分相问题,研究了一种交-直-交型贯通同相供电系统,从铁路牵引供电系统结构、牵引变电所结构、同相供电装置进行了分析,并对系统实施方案进行了探讨。     

浅谈同相供电技术在中南通道中的应用

本文介绍了单三相组合式同相供电装置的构成、工作原理、运行方式及运用注意事项。     

动车组配电系统接地在线监测装置设计

为保障动车组的平稳安全运行，对动车组配电系统接地状态进行实时在线监测并开展有计划的预防性维修，文章研制了能够实时在线监测动车组配电系统接地状态并及时进行预警的装置。首先，分析了中性点不接地系统中性点电压随线路对车体的绝缘状态变化的改变规律，得到了动车组配电系统接地故障检测及故障相判别的方法，提出了一种动车组中性点不接地系统接地故障检测电路。然后在上述理论分析的基础上，研制了动车组配电系统接地在线监测装置。该装置可以实时监测动车组配电系统主要支路的电压、电流，并计算功率因数和有功功率。车上交流配电系统采用中性点不接地系统(IT系统)。装置实时监测中性点与车体之间的电压，通过该电压的大小判断IT系统是否发生了单相接地故障，并在故障发生时通过电压相位判断故障发生位置。当动车组发生单相接地故障后，设备通过车上通信线路发送报警信息，以提醒运维人员尽快维修。装置随车进行了实测验证，验证结果表明文章所提出的方法和研制的装置达到设计要求。     

10kV电力系统谐振过电压的原因及抑制措施

通过对10kV中性点不接地运行方式下谐振过电压的分析,说明产生谐振过电压的条件、种类及特点,并提出以下抑制谐振过电压的措施:采用自动调谐接地补偿装置或可控硅多功能消谐装置,在电压互感器的中性点接消弧线圈,或接消谐器等。     

基于有源滤波器和AT供电方式的新型同相牵引供电系统

2台YN,d接线变压器十字交叉构成的AT牵引供电系统,接线复杂,变压器容量利用率低,相邻供电区段必需用分相绝缘器分断,不利于高速铁路运行。由1台YN,d接线变压器加四桥臂有源滤波器构成的新型同相AT牵引供电系统,可以实现同相供电,取消分相绝缘器;可以节省变压器,原边中性点可方便接地;在有源滤波器的作用下,可以实现消除三相不平衡、动态滤除谐波和补偿无功,使变压器容量得到充分利用;由于采用了AT供电方式,因此可以获得综合经济性能优越的通信防护效果。仿真实验也证实了这一点。     

单向导通装置和钢轨电位限制装置对钢轨电位影响的仿真研究

针对国内地铁运营时钢轨电位过高和钢轨电位限制装置频繁动作的问题,从直流牵引供电系统建模的角度出发,通过多种情况下钢轨电位的仿真计算,研究了单向导通装置和钢轨电位限制装置对正线钢轨电位的影响规律。仿真结果表明,单相导通装置的导通会使正线和车辆段的钢轨电位升高,钢轨电位限制装置的闭合会抬高其它较远处区间的钢轨电位。     

新型同相牵引供电系统设计与评估

为解决现有电气化铁道牵引供电系统存在的大最负序、谐波和无功及相邻供电区段需要用分相绝缘器分隔等问题,提出采用同相牵引供电系统并对牵引变压器和综合补偿装置等关键设备优化选型.利用数学模型对所选电气设备的工作特性进行分析,并结合我国电气化铁路实际需要,建立基于直接供电和AT供电方式的新型同相牵引供电系统.从技术性和经济性方面对新型同相牵引供电系统分析和评估的结果表明:新型同相牵引供电系统能够在改善电能质量和避免电分相的同时,还能够提高系统运行的效率和可靠性.     

树形双边贯通供电系统运行策略及对外部电源的负序影响

树形双边贯通供电系统能够实现长距离无分相贯通供电,提高系统的再生制动能量直接利用率。当树形双边贯通供电方案仅由单相接线变压器构成时,列车在公共连接点处产生的三相电压不平衡度将加剧,一旦负序超标,将面临负序带来的不利影响。为了确保系统的良好运行,避免负序带来的不利影响,有必要评估系统的负序情况。分别研究采用单相接线变压器和采用组合式同相供电装置构成的树形双边贯通供电系统及其运行策略,针对采用组合式同相供电装置的方式提出同相供电装置的就地控制策略。以公共连接点处三相电压不平衡度作为评估树形双边贯通供电系统对外部电源的负序影响的评估指标,分别构建传统Vv接线变压器的单边供电系统、采用单相接线变压器构成的树形双边供电系统和采用组合式同相供电装置构成的树形双边供电系统的负序评估模型。以某线路为例,基于构建的负序评估模型对采用树形双边贯通供电方案后的系统的三相电压不平衡度进行评估,并与既有供电方案的结果进行对比,采用单相组合式同相供电的树形双边供电改造方案后,三相电压不平衡度最大值为1.65%,95%概率大值为1.20%,均符合国家标准。结果表明采用树形双边贯通供电系统方案负序问题得到了极大的改善...     

基于MMC的储能型同相供电系统模型及控制策略

为解决电气化铁路中的负序问题、电分相问题和再生制动能量回收问题,研究一种储能型同相供电系统。其采用模块化多电平变流器（MMC）作为同相补偿装置,以避免基于级联H桥结构的传统系统中存在的占地大和损耗高等问题,并接入储能装置。在分析主电路工作原理和储能型同相补偿装置工作原理的基础上,建立储能型同相供电系统模型;结合牵引负荷特性划分3种工作模式,包括再生制动、削峰和填谷模式,并以相关国标限值为约束,计算各端口参考电流;提出分层协调控制策略,其中端口电流控制协调不同工作模式间的快速动态切换,荷电状态（SOC）均衡控制提高储能容量利用率。算例结果表明：系统在牵引负荷的不同工况下完成了负序的有效补偿,并且通过SOC均衡控制实现再生制动能量的高效利用;与传统系统采用的储能母线接入方式和SOC均衡控制相比,所提出的系统具有可靠性高和控制简单的优点。     

分级式钢轨电位限制装置的研究

目前,国内城市轨道交通针对钢轨电位过高的问题,多采用钢轨电位限制装置来抑制钢轨电位。当钢轨电位超过规定值时,钢轨电位限制装置会动作,将钢轨与大地直接短接。但这一保护动作造成杂散电流的泄露量明显增加。为此提出了一种新型的分级式钢轨电位限制装置。该装置在钢轨与大地之间增设了大功率小阻值电阻,不仅可抑制钢轨电位,还能有效减少杂散电流的泄漏。     

城市轨道交通直流牵引供电系统钢轨电位升高原因及控制措施

介绍了直流牵引供电系统的构成及回流系统主要设备运行特点。分析了回流系统运行中的钢轨电位超标、钢轨电位限制装置频繁动作,以及闭锁和排流柜元件故障等问题发生的原因。提出了降低钢轨电位、防止钢轨电位限制装置频繁动作及闭锁现象,以及避免同时投入钢轨电位限制装置及排流柜等控制措施。     

单相组合式同相供电系统及运行方式研究

研究了单相组合式同相供电系统及其2种基本运行方式。以单相牵引变压器为基础,通过平衡接线配以适量的同相补偿装置,实现了牵引供电和负序补偿在结构上相互独立、功能上相互补充,技术与经济兼优的目标。基于实际负荷过程对系统2种运行方式进行了对比分析,研究结果证明运行方式二是一种相对经济的运行方式。