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。     

高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究

高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真主要包括动车组运行的牵引负荷功率计算和牵引供电系统的潮流计算。通过建立牵引计算模型得到动车组运行过程中的电气负荷特性,基于多导体传输线模型,建立牵引网等值电路,基于牵引变电所端口电气量通用变换关系,建立牵引变电所等值电路,基于牵引负荷功率进行牵引供电系统潮流计算,可以得到动车组运行过程中牵引供电系统的电压和电流的变化。以此为基础,编制了高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真程序,通过仿真程序对云南省开通的首条高速铁路—长昆客运专线邓家山牵引供电系统进行了仿真计算,计算结果与中国铁道科学研究院的实地测试结果相一致。高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究对于深入研究高铁牵引供电系统的运行规律,对供电系统中各种供电指标的核查、校验等具有重要意义。     

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。     

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。     

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。     

高速铁路绝缘子闪络原因分析及对策

绝缘子闪络严重影响了高速铁路牵引供电系统的安全稳定运行.分析牵引供电系统的结构特点,指出了高速铁路绝缘子运行环境的特殊性.总结近年来绝缘子闪络特性的研究现状,包括牵引供电系统过电压、高速气流场、污秽对绝缘子闪络特性的影响及现有的防护措施.     

京沪高速铁路牵引供电系统能耗分析

牵引供电系统是高速铁路的动力来源,其安全、可靠、高效、节能地运行是高速铁路稳定运行的重要保障。本文基于在京沪高铁进行的能耗测试,对比分析了不同型号动车组、不同速度级、不同工况条件下的能耗水平,为动车组及牵引供电系统工程设计和应用提供技术依据,并结合日常运营管理需求提出了节能及能量合理利用的措施。     

基于随机森林和三比值法的高铁牵引变压器故障诊断研究

高速铁路牵引供电系统为高速动车组提供电能,其工作状态直接关系到高速动车组的安全和正点运行。牵引变压器作为牵引供电系统的主要组成部分,由于负荷突变等原因容易发生故障。利用三比值法的基本原理,以变压器中不同气体三个比值作为故障特征分量输入随机森林当中,结果表明随机森林可以较好地实现牵引变压器的故障识别。     

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.     

高速铁路牵引供电系统避雷器预防性试验方法研究

在牵引供电系统中,避雷器作为保护牵引供电系统免受过电压侵害的重要设备,应用非常普遍,其本身的电气性能对于牵引供电系统可靠运行非常重要,避雷器带病运行将对整个系统安全构成严重威胁。本文对某高速铁路牵引供电系统中不同部位避雷器的电气结构进行分析,以期在最小环境干扰和最少拆解工作的条件下严格执行预防性试验规程,并从运行维护和试验角度提出合理化建议,为其他电气设备的预防性试验方法提供参考。     

基于实测数据的CRH380AL动车组电气负荷特性分析

近年来CRH系列动车组大量投入高速铁路,其功率因数、谐波含量等方面的电气特性与传统交一直型机车有较大区别。简要分析了CRH380AL动车组的电气原理,根据实测数据,并利用曲线拟合的方法,主要对该车型功率因数和网侧电流谐波含量进行分析。这些基础工作对分析该系列车型运用性能及牵引供电系统电能质量具有一定的参考价值。     

智能牵引供电系统现场试验评估技术研究

智能化是高速铁路牵引供电系统未来发展趋势,信息高度共享、智能化程度更高的AT牵引供电系统才能保证高速铁路安全、可靠、舒适的运营。智能牵引供电系统在信号采集和传输方式上的变革,使得变电所内控制、保护以及电流、电压信号均以数字信号方式在网络中传递,传统的测试手段都不再适用。以智能牵引变电所模型为基础,致力于解决智能牵引供电系统现场试验评估困难的问题。通过分析现有智能牵引供电系统检测标准和方法,结合智能牵引变电所评估基本原理和传统测试经验,提出供电系统运行参数测试和短路试验的方法,对符合IEC61850协议的多种类型网络报文进行试验数据解析和重构,从而形成一套有效的智能牵引供电系统现场试验评估方法,对智能牵引供电系统验收试验具有参考意义。     

高速铁路智能牵引供电系统研究

智能化是未来高速铁路牵引供电系统的发展趋势,但目前智能牵引供电相关技术并没有得到广泛应用。传统牵引供电系统依旧存在数据采集分散凌乱,各系统之间缺乏信息共享等问题。研究智能牵引供电系统和智能牵引变电所的总体架构与特点,分析智能牵引供电相关设施的关键技术与方案。针对智能牵引供电系统在信号采集和传输方式的变革,提出智能牵引供电系统的测试与评估方法,对于智能牵引供电系统的建设和检测验收具有一定的参考作用。     

高速列车接地系统对车体电流及过电压分布的影响分析

高速列车独特的轮轨耦合移动接地系统在其行车安全方面起到关键作用,不合理的接地设置无法有效降低车体暂态过电压幅值,会造成设备绝缘击穿,同时,窜入车体的环流会恶化车载设备、轴承的电磁环境,车载设备与人员安全也需要得到充分保障。因此,对高速列车的移动接地系统性能研究,需要兼顾接地电流与车体过电压两项重要指标进行优化改进,服务于提升动车组长期的服役性能。以吸上线区间和电分相区间的“车-所-网”供电和回流系统为例,对动车组车载设备进行参数测量,对“车-所-网”供电系统进行等值计算。基于车载关键设备的实测阻抗参数,构建“车-轨-网”牵引供电系统的等效电路模型,研究车载牵引供电系统高压侧操作过电压特性以及车体过电压的传播规律,解析列车接地系统对车轨环流及车体过电压分布的影响机制,并结合接地回流及车体过电压两方面指标,对比不同接地阻抗参数及布局方式对车体过电压与车轨环流的影响规律。最终,获得一套基于调整电阻、电感以及接地方式的平衡了电压与电流的优化方案。     

高速铁路动车组车网谐振频率影响研究

在高速铁路牵引供电系统中,牵引网与电力机车之间的谐振事故时有发生,频繁的谐振事故对高速铁路的运行产生一定威胁,是高速铁路发展急需解决的问题。本文对电气化铁路车网系统谐波的产生机理、特征规律以及车网谐振机理进行理论分析,利用Matlab/Simulink仿真工具对在全并联AT供电模式下的CRH380B动车组进行仿真模型搭建,分析并验证了牵引网谐波的特征规律、牵引网谐振频率与牵引网谐波放大倍数的影响因素。     

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。     

京秦铁路供电系统增容改造方案研究

针对当前我国动车组研制开发和生产的迅速发展,在既有线开行重联动车组的运行方式日益增多,由此引发既有牵引供电设备过负荷现象频繁发生的情况,研究如何更好地解决牵引供电能力不足问题的方法。利用京哈线京秦段牵引供电系统增容改造方案设计研究的工程实例,总结归纳出既有线牵引供电系统提高供电能力设计通用方法。阐明对开行重联动车组的既有线提高供电能力项目的设计基本原则和步骤。     

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.     

特高压直流接地极入地电流对高速动车组影响分析

直流输电系统以大地为回路运行时,在地中形成的电流场会对邻近的多点分散接地的高速铁路系统产生影响.文章建立完整的高速铁路综合接地等效模型和高速动车组电气模型,分析其中存在的直流通路,提取适用于高速铁路仿真建模的"Π"型等效电路,在此基础上,利用CDEGS软件建立高速铁路各典型场景的仿真模型,通过对不同土壤电阻率、接地极距铁路的垂直距离等维度仿真分析,比较了不同外部条件下流过牵引供电系统和动车组的直流电流.结果 表明,不同高铁工程段直流参数存在差异,土壤电阻率越高,接地极距铁路垂直距离越小,流过动车组牵引变压器的直流电流越大;当沿线土壤电阻率小于300 Ω·m,并且接地极距离铁路垂直距离超过5 km时动车组牵引变压器直流偏磁影响满足规程要求.     

交直交电力牵引谐波的影响与改进

测试结果表明交直交动车组、大功率电力机车与传统电力机车相比最显著的特征是其谐波特性不同,对牵引供电系统、动车组的影响较大。本文列举上海铁路局管内交直交电力牵引负荷的谐波特性及其对牵引供电系统、动车组的影响,经研究试验采用了相应技术措施进行改进,确保牵引供电系统和动车组的正常运行。