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.     

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。     

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。     

电力系统与牵引供电系统三相谐波模型

电牵引负荷谐波在电力系统的分布计算宜采用三相分析法，本文在用节点导纳矩阵法讨论了同步发电机，电力变压器，输电线，并联补偿装置，综合负荷和牵引变电所的三相谐波模型的基础上，建立了全系统的三相谐波模型，从而为应用三相分析法进行谐波分布计算奠定了基础。     

基于实测数据的牵引变电所仿真分析

建立牵引变压器及电源的谐波和负序模型,利用MATLAB编制仿真程序。基于牵引变电所的实测数据进行仿真计算,分析三相电源侧的电能质量指标,即谐波电压畸变率,各次谐波含有率,电压不平衡度,并与实测数据分析结果进行比较,验证仿真模型的正确性。     

牵引负荷数字特征分析及其对供电品质的影响

近年来我国铁路发展迅速,城际铁路建设有序推进,但随着铁路线路速度和牵引运量的提升,牵引负荷加大,供电质量问题逐渐凸显.为评估电气化铁路的供用电品质,对牵引负荷的数字特征进行研究具有重要意义.以某地区新建电气化铁路为例,开展牵引供电质量综合测试,对牵引变电所的电压偏差及谐波进行了定量分析;基于测试数据,分析了电气化铁路牵引负荷基波和谐波特性,研究牵引负荷主要数字特征.研究结果可为电网规划和调度运行以及电气化铁路电能质量的综合治理提供参考.     

考虑高速铁路负荷特性的牵引变压器可靠性评估

牵引变压器的可靠性评估对整个高速铁路牵引供电系统的可靠性研究至关重要。本文分析高速铁路牵引负荷特性对牵引变压器可靠性的影响,提出一种牵引变压器可靠性评估方法。该方法同时考虑高速铁路牵引负荷不平衡性、冲击性和非线性特点,利用IEEE C57.110标准提供的谐波损耗因子计算谐波引起的变压器降容率,通过热路模型及其微分方程组将高速铁路牵引负荷特性综合量化到变压器温升计算中。在此基础上,通过Arrhenius-Weibull模型求取变压器失效概率。以世界首台220kV等级的中点抽出式Scott牵引变压器为例,利用实测数据验证该方法的可行性,计算得到牵引变压器的可靠性指标,并分析高速铁路负荷特性对其可靠性的影响。结果表明高速铁路负荷对牵引变压器可靠性的影响不容忽视。评估结果可辅助合理决策,以降低牵引变压器运行风险,满足安全可靠需求。     

计及绕组波过程的牵引变压器防雷分析

雷电冲击过电压有较大的幅值及陡度,侵入牵引变电所会对主变压器的绕组纵绝缘造成危害。为研究雷电侵入波对牵引变压器的影响,建立牵引变电所EMTP暂态模型,考虑雷击进线杆塔时,分析有无避雷器保护对牵引变压器上过电压参数的影响。安装避雷器后,变压器上的过电压幅值降低到最大允许耐压值以下,但其陡度减小幅度较小,对牵引变压器绕组的绝缘安全存在威胁。通过建立基于时域有限差分法的绕组多导体传输线模型,分析变压器绕组在雷电波入侵时的波过程。结果表明,雷击引起变压器绕组极不均匀电压分布,且前端绕组过电压幅值及振荡频率较高,存在绝缘隐患,应针对该位置进行重点保护。     

客运专线牵引供电系统谐波通用模型研究

建立了牵引供电系统中各元件的谐波模型。基于牵引变电所端口电气量通用变换关系,得到不同相序和不同牵引变压器接线形式下的牵引供电系统通用谐波等值电路。通过链式结构将牵引网、电力机车、变电所和电网统一起来进行谐波计算,从而得到电网侧各相谐波电压大小及畸变率。对比仿真结果与实测数据表明,本文所建立的牵引供电系统谐波数学模型具有...     

电气化铁道谐波叠加指数研究

对国际电工委员会第三类技术报告IEC61000—3—6《电磁兼容限值中、高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估》中提出的谐波电压叠加方法进行了研究。通过大量实测数据统计和计算发现：该报告中提出的叠加指数不完全适用于电气化铁道牵引负荷在电力系统侧引起的谐波电压叠加。本文通过对大量牵引负荷谐波数据的统计和计算给出了适用于牵引负荷谐波电压的叠加指数。通过验证，本文提出的叠加指数优于IEC报告中的叠加指数，计算结果更接近实际情况。     

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.     

电气化铁路牵引变电所所用电源高次谐波治理

电气化铁路牵引网中的高次谐波通过牵引变电所27.5 kV所用变压器渗透到所内低压配电系统中,当高次谐波含量过高时,容易导致电压严重畸变。本文通过分析逆scott接线电气变换关系,建立了谐波的两相-三相变换模型,模型表明高压侧谐波电压可渗透到低压配电系统中。实测数据分析了某高铁牵引变电所低压配电系统的谐波畸变率。并在该高铁牵引变电所低压配电系统的负载侧并联了一种Y型阻波高通滤波器,有效地滤除了高次谐波,达到了治理谐波的效果。     

高速铁路牵引变压器容量优化

基于既有高速铁路牵引变电所的实测数据对典型负荷曲线进行研究,搭建基于指数方程的变压器温升模型,计算典型负荷曲线下牵引变压器绕组热点温度和寿命损失,并依据计算结果对牵引变压器容量进行优化,为新建高速铁路牵引变压器容量等级选取提供参考。     

牵引变电所电能质量分析与控制方案研究

牵引负荷是电力系统的重要负荷,而功率因数低、负序功率大、谐波含量高是牵引变电所电能质量的突出问题。介绍有关电能质量的国家标准,通过对牵引变电所实际测量数据的统计、计算和分析,依据国标对牵引变电所的电能质量做了初步评价,并针对其存在的电能质量问题,提出采用一种带降压变压器的单调谐滤波器动态无功补偿方案,通过计算验证该方案的有效性。     

高速铁路车-网电气耦合匹配特性研究

高速铁路车-网电气耦合匹配特性直接关系到安全、高质和高效运营,具有重要意义。以某高铁线路为例,采用专业电能质量监测设备,对典型区段牵引变电所、AT所和分区所开展供电品质综合测试,同步分析高压侧与馈线侧电压分布、谐波畸变率以及功率因数等变化过程。同时,对新型动车组用电特性进行测试,基于相关标准定量评估牵引供电系统和动车组之间的电气耦合匹配关系,为优化车-网耦合系统相关设计提供重要依据。     

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.     

电牵引负荷谐波在三相电力系统中的分布计算——算法、程序设计与算例

在讨论了供电臂谐波电流概率模型基础上，提出了随机仿真的方法，以揭示电牵引负荷谐波在三相电力系统中的分布规律，指出谐波水平计算应采用基于电流注入技术的平均有效值算法。最后，利用所开发的电牵引电波渗稼程序ＥＴＨＰ对一规模罗大的实际电网进行了谐波分布计算，并分析了计算结果。     

对含动车组负荷的牵引供电系统的仿真研究

电力牵引负荷在电力系统中的分布计算宜采用三相分析法.文章提出了一种基于支路三相谐波模型形成系统三相谐波节点导纳矩阵的新思路,并对某含动车组的牵引供电系统进行了仿真研究.     

计及牵引负荷相关性的概率模型及对电力系统影响分析

为准确描述牵引负荷的关联特性对电力系统运行产生的负面影响,引入Copula理论对牵引负荷构建具有相关性的概率分布模型,并对接入该负荷的电力系统运行进行评估。基于负荷实测数据,采用非参数核密度估计法构建累积分布函数,再根据优选指标选择最佳Copula函数,并与蒙特卡洛模拟法结合进行概率潮流计算,以实测负荷为参考,采用偏差程度、不平衡度与波动程度对所建相关性模型进行准确性评估。将计及相关性、不计相关性的模拟负荷和实测负荷依次接入IEEE-30节点系统。研究结果表明:计及相关性负荷如同实测负荷会引起电力系统较大波动,验证了所建模型的适用性和准确性,为系统安全运行提供参考价值。     

基于实测数据的CRH380A型高速动车组特征谐波建模

首先总结分析高速动车组牵引传动系统结构、谐波产生机理及低次谐波、高次谐波的分布特性;然后在大量CRH380A型高速动车组实测数据的基础上,利用不同方法分别对动车组的低次谐波和高次谐波进行建模。针对低次谐波,考虑谐波在多工况下的不同分布情况,在区分工况、输出功率的基础上统计其网侧谐波电流幅值概率分布,求解高斯分布参数,并用蒙特卡洛方法模拟电流数据。针对高次谐波,考虑谐波电压与谐波电流之间的耦合关系,在高次特征谐波频域内建立基于频率耦合矩阵的Norton谐波模型,利用谐波电压数据求解对应的谐波电流。误差分析显示,本文的建模方法能准确有效地还原高速动车组特征谐波特性。