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。     

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。     

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。     

基于储能的非电气化铁路新型牵引供电系统架构及关键技术

为解决非电气化铁路采用110 kV/220 kV强网传统方案构建电气化铁路牵引供电系统难度大、成本高的问题,提出一种基于储能的以风、光等新能源为主体的新型牵引供电系统。分别从储能技术类别、工作原理、数学模型和典型应用等方面对新型牵引供电系统进行总结,阐明适配新型牵引供电系统的储能技术属性,阐述新型牵引供电系统内涵、特征和形态,并建立新型牵引供电系统的电气拓扑、测控平台、监控网络和管控逻辑架构;面向新型牵引供电系统源-荷随机强波动特征,从整体视角论述组分相互作用机理、系统稳定运行机制、能量流均衡机制和系统效能涌现机理,以及规划与优化配置、电能高效变换、能量自洽调度、效能评估和性能保持等关键技术。结果表明：建立基于储能的非电气化铁路新型牵引供电系统,可实现非电气化铁路的绿色低碳、弹性自洽、经济高效的电气化升级;为后续开展“理论研究-仿真验证-试验验证-评估优化”循环迭代的闭环研究提供参考借鉴。     

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。     

高速铁路牵引负荷特性及其对电能质量的影响

高速铁路牵引负荷与普速铁路相比具有一定差异,有必要研究其基本特性,评估其对电能质量的影响。在高速铁路牵引供电系统电能质量综合测试的基础上,分析牵引网中负荷电流的分配关系,掌握机车牵引和制动时的负荷特性,研究牵引负荷谐波分布特性;基于我国国际标准电能质量,定量评估高速铁路牵引负荷对电能质量的影响,探讨存在的电能质量问题,分析主要原因。     

基于瞬态电场响应的高速铁路过电压检测方法

随着高速铁路的建设和发展,动车组高速运行中的过电压问题越来越突出,成为高速铁路牵引供电系统的一个亟待解决的问题。为了检测和实时记录高速铁路牵引供电系统产生的过电压,设计了一种高速铁路动车组过电压检测的新方法:利用瞬态过电压引起的电场强度变化来测量过电压的幅值。该方法无需改变被测系统的结构,带电设备与检测元件完全隔离,且频率响应范围宽。经试验验证,该方法能够满足测量的精度、安全性以及实时性要求。     

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。     

高速铁路再生制动能量存储利用方案研究

为降低高速铁路牵引供电系统能耗，实现节支增效和低碳发展，对再生制动能量存储利用方案进行研究。分析高速铁路再生制动能量的特性，阐述存储利用装置构成以及优选钛酸锂电池作为储能介质的依据，制定能量管理策略和多变流器协同控制策略，结合现场实测数据仿真验证能量管理与控制策略的正确性及有效性，并在此基础上测算节能效果和全生命周期投资收益。研究结果表明，本文所述再生制动能量存储利用方案能够高效消纳再生制动能量，减少牵引用电量，经济效益良好。     

计及动车组运行工况的牵引供电系统谐波特性分析及抑制方案研究

动车组处于不同运行工况时将产生谐波电流频谱变化,会对牵引供电系统谐波畸变特性产生影响,还可能干扰沿线通信线路。以某高铁线路为例,采用专业电能质量监测设备,对典型牵引变电所和在线运行的动车组开展同步谐波特性测试。基于测试数据分析,研究计及动车组运行工况的牵引供电系统谐波特性变化规律,采用等效干扰电流定量评估各次谐波对通信线路的干扰程度。此外给出C型高通滤波器设计方案,仿真结果验证了良好的滤波效果,为高速铁路高次谐波综合治理提供了重要途径。     

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。     

基于C型与单调谐滤波器组合的高铁牵引供电系统谐波治理方法

针对高速铁路牵引供电系统谐波治理问题,分析牵引供电系统谐波问题产生机理;对比分析牵引供电系统加入5种无源滤波器后对系统的影响,并详细分析C型滤波器各参数及其与单调谐滤波器所构成的组合滤波器对系统阻频特性的影响;在此基础上,设计了采用C型滤波器和C型与单调谐滤波器组合的两种治理方案。结合牵引供电系统车网耦合仿真模型,仿真分析两种治理方案,并根据滤波效率、设备成本、不同列车数量等方面评估了两种方案。评估结果表明,C型与单调谐滤波器组合的方案滤波效率及性价比更优。     

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.     

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。     

网压上限值对地铁列车再生制动能量利用影响

以南京地铁2号线为例进行直流牵引供电仿真,计算出不同发车间隔下网压上限值为1 750 V和1 800 V时地铁牵引供电系统各部分能量消耗,得出系统总再生能量制动利用率和节电率的变化。仿真结果表明,提高网压上限值能够提高再生制动能量利用比例,达到一定节能的效果。     

多级协调式高速铁路能量管理系统

随着大功率、高密度、高速度动车组的广泛应用,高速铁路的功率流动与能量消耗更加剧烈,如何有效实现高铁能量管理与评估,对于进一步提高能量传输效率,实现节能降耗具有重要意义。为了提高铁路的能量利用率,实现系统安全、经济、高效运行,提出构建高速铁路能量管理系统(REMS),以整条线路、牵引所、列车为计算单元构建多级协调式REMS,通过建立中央EMS、变电所EMS和车载EMS三级EMS,运用多项关键技术,对系统的功率流动、能量消耗进行分析,实现对系统能耗的管理与优化,并充分利用列车再生制动产生的能量,提高系统的能量利用率。     

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。     

高速铁路牵引供电故障的应急抢修

通过分析和研究高速铁路牵引供电系统的运行特点,阐述故障抢修的基本原则。利用系统冗余设计,提出常见的牵引供电设备故障快速抢通的技术措施,以及加强高速铁路故障抢修工作,科学配置牵引供电故障抢修资源等方面的建议。     

新型能馈式牵引供电系统短路仿真

建立新型能馈式牵引供电系统的仿真模型,分别对牵引网直流侧近端短路和远端短路、交流侧两相相间短路进行仿真,对短路时电压电流的动态特性进行分析,提出给直流侧支撑电容串电阻来限制短路冲击电流的方法,并通过仿真进行验证,为新型能馈式牵引供电系统的保护特性选择以及牵引变电站容量和参数的设计提供参考依据.     

高速铁路牵引供电系统PHM技术架构与方案研究

为保障高速铁路安全、稳定、高效运营维护,将故障预测与健康管理(PHM)的理念与方法应用于高速铁路牵引供电系统,开展高速铁路牵引供电系统PHM技术架构与方案研究。结合系统特点,构建高速铁路牵引供电系统PHM总体技术框架,并针对接触网系统和牵引变电所分别设计具体PHM技术方案与主要功能。