基于MRPC的电气化铁道谐波治理技术研究

针对当前我国电气化铁路处于新旧技术的交替阶段、交直机车与交直交机车(动车组)混跑、牵引供电系统谐波含量丰富的情况,介绍了国内外电气化铁路谐波治理技术,重点介绍了指定次谐波电流分频控制研究现状;从电气化铁路的供电特点,分析低次、高次谐波分布;研究了以模块化多电平变换器为主电路拓扑的铁路功率调节器的谐波抑制技术,并将其与无源高通滤波器相结合,提出一种适用于牵引供电系统的谐波抑制策略,实现指定次谐波与高次谐波的抑制。在RT-LAB平台下搭建了仿真模型,仿真结果验证了该控制策略的可行性。     

基于小功率模拟实验平台的车网电气耦合分析

针对电气化铁路发生的因交-直-交型机车与牵引供电网电气参数不匹配引起的高次谐波谐振和低频振荡问题,在分析其产生机理的基础上,搭建包含等效机车和等效牵引网的小功率车网耦合模拟实验平台,并对高次谐波谐振和低频振荡现象进行实验设计,实现了现象的复现和分析。实验结果表明:搭建具有机车特征次谐波频率附近谐振点的等效牵引网可复现高次谐波谐振现象,调节牵引供电系统输出阻抗和机车输入阻抗使车网系统阻抗不匹配可复现低频振荡现象。搭建的模拟实验平台为进一步开展电气化铁路车网系统谐波谐振与低频振荡问题的深入研究提供实验条件。     

客货混跑山区铁路供用电品质综合测试与治理

我国客货混跑山区铁路具有线路崎岖蜿蜒、长大坡度多、沿线电网容量小等特点,且存在交直交机车和交直机车混跑情况,会造成牵引变电所功率因数低及谐波含量超标等电能质量问题,对线路正常运行形成挑战。以某山区客货混跑电气化铁路为例,开展供用电品质综合测试,基于相关标准,对电压偏差、功率因数、三相电压不平衡、谐波等电能质量指标进行定量分析,为山区牵引变电所的设计、建设与安全运营提供参考。针对功率因数和谐波问题,提出一种电气化铁路用电品质补偿装置进行治理,以保障山区铁路安全高效运行。     

交直流机车混跑牵引网谐波特性仿真研究

随着电气化铁路的快速发展和电力机车的更新换代,交直电力机车与交直交动车组混跑引起的牵引网谐波问题越发严峻。为分析多车混跑线路谐波传输特性,以现阶段运行最多的交直机车SS6B和交直交动车组CRH2为例,利用Matlab/Simulink仿真软件建立车网联合仿真模型。通过对SS6B电力机车和CRH2动车组谐波特性的仿真分析,验证模型的正确性。在车网联合仿真模型的基础上,分别针对不同牵引网长度、不同机车位置及机车工况变化3种情况下的牵引网谐波特性进行分析。该研究结果表明联合仿真模型能精确反映交直流机车混跑对牵引网谐波的影响。     

高速铁路车网系统谐波特性研究

分析均匀传输线和PWM整流器结构,建立了牵引网谐波电压和谐波电流分布特性方程以及交直交机车谐波电压特性方程。进一步构建牵引供电系统-机车联合系统谐波模型,分析得出联合系统谐波电压和谐波电流的分布特性。     

基于TLS-ESPRIT算法的电气化铁路谐波检测

将TLS-ESPRIT算法引入到电气化铁路谐波检测中。推导了算法原理,引入算法评价指标,给出了详细的计算步骤。仿真测试表明:在合适的采样频率和时间窗长度下,TLS-ESPRIT算法能准确辨识出各谐波、间谐波模式,具有较高的频率分辨率(能分辨出频差为0.02Hz的谐波)。为电气化铁路谐波治理奠定了基础。     

铁路牵引供电系统设计中的谐波谐振分析及抑制方案研究

为了避免交直交型电力机车(含动车组)与牵引供电系统之间形成谐波谐振,影响电气化铁路运行安全,有必要在牵引供电系统设计阶段开展谐波谐振特性分析。基于四象限变流器拓扑结构与控制策略,构建电力机车谐波源特性模型,针对某新建电气化铁路牵引供电系统设计方案,构建牵引供电系统数学模型,利用MATLAB/Simulink仿真平台,研究系统谐波谐振特性与变化规律,给出便于工程应用的滤波器设计方案,并验证该方案的可行性。     

基于瞬时功率理论的牵引供电系统短路故障辨识

牵引供电系统中馈线电流增量保护通过短时间内电流变化的幅度来区分负荷电流和故障电流,由于和谐号交-直-交机车/动车组过分相时能迅速启动并恢复牵引负荷,导致负荷电流突变率高,容易造成电流增量保护的误动.本文基于瞬时无功功率理论,提出利用电流突变时的功率变化率作为特征值,区分励磁涌流和短路故障电流,可作为电流增量保护的辅助判据,并通过Matlab/Simulink仿真验证了该方法的可行性.     

晶闸管机车负荷特性与谐波对馈线保护动作影响的仿真分析

在建立８Ｋ型电力机车的全工况动态运动过程、负荷电流谐波过程以及多列机车运行时牵引供电网络的数学模型基础上，对ＺＫＨ－２Ａ型保护装置进行模拟仿真，得到了不同负荷与谐波条件下继电器的动作行为特性及其变化规律，从而分析论证了保护误动的原因。     

晶闸管机车全工况负荷特性与谐波对馈线保护动作影响的仿真分析

本文在建立８Ｋ型电力机车在全工况动态运行过程，负荷电流谐波过程以及多列机车运行时牵引供电网络的数学模型基础上，对ＺＫＨ－２Ａ型保护装置进行模拟仿真，得到了不同负荷与谐波条件下继电器的动作行为特性及其变化规律，从而分析论证了保护误动的原因。     

AT所差动电流保护整定方法

对石太客运专线牵引供电系统AT所差动电流保护的基本原理进行了简要介绍。对AT所上下行联络开关闭环和开环时的正常负荷电流、励磁涌流、短路电流分配情况及影响强度进行了比较详细说明。对AT所差动电流保护装置的误动作情况进行了分析,指出差动电流保护装置误动作的原因。利用理论分析和实际测试的方法,介绍了AT所差动电流保护应该采取的整定原则、整定方法和计算公式,并对新的整定值进行了可靠性论证。从而提出了完善AT所差动电流保护装置接线和增加相关继电保护的建议。     

交直和交直交机车混跑线路谐波治理技术

神朔电气化铁路是我国重要的"西煤东送"大动脉,有大量的交直机车和交直交机车混跑。因此,牵引网中同时存在大量的高、低次宽频谱谐波,对供电品质造成不利影响。针对该问题,建立了车网一体等效电路模型,分析了牵引网的谐波特性,提出了一种新型注入式混合补偿方法,并对其补偿原理、谐波电流检测和控制算法进行了详细阐述。仿真结果表明:该混合补偿方法可实现对宽频谱谐波的综合治理,大大减少有源补偿容量,性价比高。     

电力机车高次谐波的影响及限制措施

我国电气化铁路主要使用国产的韶山1型交流电力机车。它在整流过程中波形发生畸变,使机车负载电流的波形成为周期性非正弦波。谐波的影响归纳起来有以下几个方面:增加用电设备的损耗和发热,严重时会导致设备损坏;利用电压波形控制的继电器会产生误动作;对仪表会产生计量附加误差;谐波还会通过电磁感应造成通讯干扰。因此,研究限制电力机车高次谐波的措施就显得较为重要。     

高次谐波对SS6B型机车造成的危害及改造措施

通过故障统计分析及现场试验,验证了接触网存在大量高次谐波是造成SS6B型机车阻容保护装置电阻惯性烧损的主要原因.运用现场测试确定的谐波参数,对机车阻容保护电路发热量进行验算,并修订了SS6B型机车阻容保护参数,提出改造措施.     

城市轨道交通中压环网供电系统母线保护配置方案的比较分析

对城市轨道交通中压环网供电系统各种母线电流保护方案进行了分析。相对适用于小分区供电下的过电流级差配合母线电流保护方案以及大分区下闭锁型、电弧异常母线电流保护的方案,设置专用的母线差动保护装置作为母线主保护虽然投资略有增加,但利用专用的母线差动保护装置及后备过流保护装置建立了主备的母线电流保护方案,提高了城市轨道交通中压环网供电系统母线故障保护的可靠性。     

基于电机定子电流分析的机车齿轮箱故障诊断

机车传动系统齿轮故障诊断对保障列车行车安全有重要意义,因此将牵引电机定子电流分析用于齿轮故障诊断。齿轮局部损伤引起齿轮系扭矩波动,扭矩的波动使驱动电机定子电流多个频率成分发生相位调制,在定子电流频谱中产生边频带,分析这些特殊频率成份就可以检测齿轮故障。齿轮早期故障产生的边频带幅值非常微弱,通常被电机结构引起的谐波成份和噪声掩盖。双树复小波变换保留了常规小波局部分析特性,又能有效抑制平移敏感性和频率混叠。提出了一种新的无传感器机车齿轮故障诊断方法,用双树复小波分析牵引电机定子电流,抑制噪声排除临近频率的干扰。30 t轴重货运机车正线运转实验证明,提出的方法能有效诊断机车齿轮故障。     

我国电气化铁路高次谐波谐振问题研究综述

自2007年京哈线第一次发生牵引供电系统高次谐波谐振以来,已有超过15条电气化铁路发生过谐振事故,严重影响铁路运输系统的安全稳定运行.通过案例分析和统计,总结谐振规律及其危害.根据电路结构阐明车网电气耦合关系,分别介绍交流机车谐波源特性和牵引供电系统阻抗频率特性的建模方法,并提供一种简化谐振机理分析来解释主要谐振规律....     

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.     

交直交机车应用对牵引供电系统的新要求

针对交直交型机车起动牵引力大,牵引持续功率和再生制动功率大;再生电能全部回馈至牵引供电系统;当机车电压低于17．5kV或高于31kV时,电压保护装置动作,机车功率降至0等特点,对机车再生电能回馈至牵引网导致接触网电压抬升或牵引电流大导致接触网电压偏低的问题进行分析,并提出解决措施。     

交直流机车混合运行牵引供电网谐波特性分析

针对机车调度中交直型和交直交型机车单独运行以及2种类型机车在同一牵引变压器供电下混合运行等复杂工况对网侧电流影响严重的问题,分析了交直型SS4电力机车及交直交型HXD3电力机车的牵引传动系统原理,建立了根据机车级位和速度自动判别机车行驶段位的交直型和采用空间矢量脉宽调制控制策略(SVPWM)的交直交型机车的SIMULINK仿真模型。在此基础上建立了同一牵引变压器不同类型机车混合运行模型,对典型工况进行仿真分析,得出各工况运行下的网侧电流谐波次数、谐波含有量及总电流畸变率,可用于供电网谐振分析、谐波治理、调度运行等方面。