牵引供电系统背景谐波概率模型及其应用

牵引负荷产生的谐波对牵引供电系统和电网的电压、电流波形畸变都会产生较大的影响,准确评估和模拟牵引系统的背景谐波是研究电力系统本身和牵引负荷谐波问题的关键。基于大量实测数据,采用概率统计方法分析牵引变电所进线处全天背景谐波电压的分布规律,并利用Weibull函数对该分布规律进行拟合,建立牵引变电所进线处24h的背景谐波电压模型,该模型能准确描述背景谐波电压的变化规律。结合该背景谐波模型,提出一种基于Monte Carlo法的牵引负荷谐波责任评估方法,并在算例中计算某高速铁路牵引变电所列车取流时牵引负荷对公共耦合端处的谐波责任,计算结果表明,公共耦合端的低次谐波电压主要受背景谐波电压的影响。     

计及牵引负荷相关性的随机潮流计算

结合随机潮流计算量化系统状态变量的概率信息,构建牵引变电所概率负荷模型,描述牵引负荷的随机性和波动性,对实现系统优化运行具有重要意义。通过蒙特卡洛算法模拟相应数据并结合非线性递减惯性权重与混沌优化的粒子群算法辨识模型参数;针对随机潮流计算输入变量的相关性控制问题,提出一种基于模拟退火算法与拉丁超立方采样的方法。仿真实验结果表明:改进的粒子群算法较普通粒子群算法拟合精度更高;改进的相关性控制方法可以不受随机变量概率密度表达式的约束,实现多个随机变量的相关性控制;计及牵引负荷样本之间的相关性对节点电压越限概率、支路功率的影响较仅考虑普通负荷相关性时更为明显,可指导系统进行概率潮流优化。     

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。     

电气化铁道牵引负荷同时系数研究

对国家标准化指导性技术文件GB/Z17625.4-2000《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》中提出的负荷同时系数进行了研究。与电力系统负荷相比,牵引负荷最大的不同点之一在于其随机波动性。本文通过大量牵引负荷实测数据统计和计算,提出了牵引负荷实际同时系数,并说明了同时系数对谐波发送限值分配具有较大影响。指出制定谐波标准时应充分考虑负荷同时系数,使谐波标准更加合理。     

复杂艰险山区列车再生制动对牵引网电压影响及相关抑制措施研究

复杂艰险山区修建高标准铁路的需求日益紧迫。这些铁路技术标准高、长大坡道多、列车再生制动功率大。当再生制动能量反送回电网时将引起牵引网电压高,易引起列车车顶间隙放电、导致列车制动失效,严重时将影响铁路的正常运行。以国内某典型牵引变电所负荷数据为例,定量评估了长大坡区段的列车日再生制动能量特性,分析再生制动功率引起的牵引网电压抬升情况;然后建立相应的仿真模型,并利用实测数据进行验证;基于所建仿真模型,模拟分析客货列车在不同制动条件下进行再生制动时对牵引网电压抬升的影响;最后研究了抑制再生制动对牵引网电压抬升的工程措施。     

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。     

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。     

干式车载牵引变压器绕组区域动态温度计算模型

干式车载牵引变压器质量轻、安全系数高,但其内部热场随运行环境及负荷状态频繁波动。为实现干式车载牵引变压器绕组动态温度的快速计算,基于热电类比原理搭建分布式动态热网络拓扑结构,并借助CFD模型开展仿真试验,探究运行参数和风道尺寸对散热性能的影响,提出风道出口温度计算方法;基于干式车载牵引变压器绕组温升试验平台,验证动态温度计算模型的有效性。结果表明：针对不同结构参数和时变运行场景,所建绕组动态温度计算模型均能准确获取绕组区域温度分布及动态变化情况,相比CFD数值仿真节省99%以上的时间成本,有助于干式车载牵引变压器热容量的合理规划和设计效率的进一步提高。     

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。     

牵引供电系统负序潮流分析及电能计量方式研究

建立电力系统和牵引供电系统三相等效模型,从理论上分析牵引负荷的负序功率流向,得出牵引负荷负序有功功率为负,即与正序有功功率方向相反,其作为负序电流源将负序有功功率从牵引供电系统注入电力系统的结论.如果继续采用传统正序有功功率计量方案对不对称负载进行电能计量将存在问题.为了正确计量牵引负荷的电能,应采用IEEE Std ...     

高速铁路电能质量评估与研究

针对大量动车组投入使用对电网造成严重的电能质量问题,本文提出一种电能质量综合评估方法,对高速铁路的电能质量进行综合评估。首先,基于高速铁路牵引负荷的特点建立电能质量指标体系,使用模糊层次分析法确定主观权重,利用变异系数法得出客观权重,融合博弈论思想对主客观权重进行协调从而获得各评估指标的综合权重;其次,基于电能质量指标体系,构建电能质量综合评估模型;最后,基于实测数据对高速铁路牵引负荷对电网电能质量造成的影响进行综合评估,验证了该方法的可行性。     

一种考虑行车运行图的高速铁路牵引供电系统谐波评估方法

针对动车组高速运行带来的牵引供电系统TPSS(Traction Power Supply System)拓扑结构变化引起的谐波畸变动态波动,为评估TPSS的谐波畸变情况,综合考虑动车组运行过程中的牵引计算和牵引供电计算,提出一种考虑行车运行图的TPSS谐波评估方法。结合行车运行图和动车组牵引计算得到TPSS的牵引负荷特性,建立TPSS动态仿真模型,应用基波潮流和谐波潮流计算结果分析TPSS中各关键位置的实时谐波特性;应用谐波分析结果的最大值、99%概率统计值和95%概率统计值评估TPSS的谐波指标。仿真结果与现场实测对比验证了该方法的有效性,该方法可用于TPSS和行车运行图的设计与优化。     

电力机车牵引运行动态过程仿真及其分析

本文通过结合列车运行方程与电力机车的多组电气方程，以现有国产韶山系列运行电力机车为主，充分考虑电力机车的操作，运行特点，电力供电系统网压波动等因素，完成并实现了适合于各种国产现有运行交直型电力机车的通用牵引运行仿真，为更加合理地从动态的角度分析电力牵引负荷在电力系统中所产生的影响进行牵引供电系统的设计、分析与计算、电化铁道运输组织和研究分析电力机车动态牵引运行过程等提供了较可靠的的基础。最后结合实     

基于预测电流控制的CIT400高速综合检测列车运行特性仿真分析方法

基于CIT400高速综合检测列车牵引传动系统的结构和牵引特性,运用MATLAB/Simulink软件建立预测电流控制下的高速综合检测列车牵引传动系统仿真模型,仿真分析列车在牵引和制动工况下受电弓短时断电及网压波动时的运行特性,并与实测数据进行对比分析。研究表明:仿真结果与实测数据基本一致,建立的仿真模型能正确反映列车的运行特性,能够满足列车实际运行的动静态要求。     

光伏并网下城市轨道交通供电系统动态运行仿真研究

为分析光伏发电并网对城市轨道交通供电系统运行的影响，提出一种考虑城市轨道交通交直流牵引供电系统及光伏发电并网的动态运行仿真方法。所提仿真方法针对牵引供电系统的直流侧建立数学仿真模型，考虑系统平行多导体传输特性，求解多列车动态运行情况下的牵引变电所功率波动。基于Matlab/Simulink软件建立城市轨道交通供电系统交流侧的仿真模型，并使用三相动态负荷等效城市轨道交通供电系统直流侧牵引变电所的功率波动。基于Matlab/Simulink软件搭建光伏发电并网模块，并建立光伏发电系统并入城市轨道交通供电系统的仿真模型。以常州地铁1号线的线路参数为例，分析了光伏发电系统对城市轨道交通供电系统的潮流参数、网压有效值及网压波动的影响，并对比分析了不同功率、不同并网电流的光伏发电系统接入不同负荷率的城市轨道交通供电系统时的影响。仿真结果表明：光伏发电系统的接入能够有效降低供电系统直流侧对交流电网的功率需求，但也会对城市轨道交通供电系统的电能质量产生影响；随着供电系统负荷率、光伏并网电流及并网功率的增大，光伏发电系统的接入对城市轨道交通供电系统电能质量的影响也逐渐增大。     

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。     

高速铁路牵引回流系统建模分析

高速铁路牵引回流分布复杂,有必要对其进行精确的建模分析。采用平行多导体传输线理论,搭建统一的牵引网数学模型,实现针对不同空间分布形式的牵引网阻抗和导纳的计算。运用埋地裸导线法对综合地线进行建模,弥补等效接地电阻法不能计算导线电流的缺点,且计及综合地线与其他导线间的耦合,研究不同回流导线中的电流分布比例,并与实测数据进行对比,验证埋地裸导线建模法及牵引网链式网络潮流算法的准确性,并探讨回流测试方案。     

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.     

基于振动信号的高速铁路高压断路器故障诊断研究

高压断路器作为牵引供电系统中切断电流、保护动作的重要设备,其服役性态的状况不仅影响牵引供电系统自身的安全稳定,也影响着外部电力系统的运行状态。传统高压断路所采用的日常运检加定期抽检的方式,无法对断路器的故障进行提前预判。本文选取断路器日常运行时所发出的振动信号作为故障预测的关键参量,构建了基于深度自编码模型的断路器故障预测方案,并通过现场实测数据验证了该方案能准确地识别出断路器因机械原因所导致的故障,值得进一步研究推广。     

SVC抑制电压波动的效果研究

电压波动是常见的电能质量问题之一,会给电力系统带来很多负面影响,严重干扰电力系统的安全稳定运行。电弧炉作为大功率非线性负荷,在工作过程中会产生严重的电压波动,为了防止这种波动影响电力系统中的其他负荷,常采用静止无功补偿装置(SVC)来抑制这种波动。通过对某钢铁公司70 t电弧炉冶炼过程中的电压波形进行分析,论证了SVC对电压波动有良好的抑制效果。