铁路运行的电能质量影响(一):建模基础

电气化铁路负荷易对电网母线造成较严重的电能质量污染,有必要通过建模分析。作为两篇系列文章的第一篇,详细阐述了用于分析普铁和高铁在各种工况运行对变电站电能质量影响的建模方法。建模分为变电站建模、牵引网及车辆建模、运行电铁外的其他负荷建模。为保证分析结果的精确性,牵引网模型在已有研究基础上采用链式电路模型,考虑各导线之间的耦合;为比较客车和货车对电网电能质量影响,列车建模计及高铁客车和普铁货车。     

基于PSCAD/EMTDC的电气化铁路接入电网的电能质量评估方法

目前电气化铁路接入电网对电能质量影响的建模过程复杂,仿真场景不够全面,针对这一现状,本文提出一种基于PSCAD/EMTDC的电气化铁路接入电网的电能质量评估方法。首先,本文提出一种基于PSCAD/EMTDC的电气化铁路接入电网的仿真模型,其中包含以负荷+谐波源方式表征电力机车的功率特性和谐波特性的等效电力机车模型,该模型以机车出厂测试报告或实测数据为依据,达到简化建模过程的目的;其次,为了使分析过程更全面,提出了结合电力机车的车型、工况、数量组合三个维度的仿真场景设置方案;最后,以深茂铁路为例,对广东省某牵引站带不同电力机车场景进行详细的电能质量评估,有效分析了电气化铁路接入对电网电能质量的影响。     

计及电气化铁路接入影响的电能质量预测评估方法

电能质量预测评估工作通过分析扰动源用户在公共连接点处对电能质量指标造成的影响,指导接入系统方案设计,为电能质量治理方案制定及无功补偿装置配置提供依据。提出一种针对电气化铁路接入影响的电能质量预测评估方法,结合典型工程案例分析该类污染源用户特征,获得公共连接点母线各次谐波含量、总谐波畸变率、三相电压不平衡度、电压偏差、电压波动等稳态指标,将仿真计算结果与系统供电变电站公共连接点母线处当前的电能质量背景测试叠加,得到计及电气化铁路用户接入影响的电能质量评估结果,为后续电气化铁路电能质量治理方案及无功补偿装置配置提供依据。     

浙赣电气化铁路江西段开放式电能质量监测系统的开发与应用

针对浙赣电气化铁路江西段对电能质量运行管理的要求,研究开发了开放式电能质量综合监测系统。系统软件采用模型驱动架构的设计思想,遵循IEC 61850标准进行电能质量对象建模,利用电能质量数据集中器实现子站系统异构设备的接入,解决了现有电能质量监测系统在开放性、标准化、自动化等方面存在的技术问题,实现了对浙赣电气化铁路沿线江西段14个子站不同厂家与不同型号产品的接入和电能质量的实时全局监测,为电力和铁路部门对电气化铁路电能质量的监控分析和治理提供了良好的平台。     

基于PSCAD/EMTDC的高铁在线运行工况电能质量分析

随着高速电气化铁路的大规模入网,为研究高铁接入后系统侧的电能质量变化特性,在PSCAD/EMTDC软件中搭建CRH2型高铁牵引供电系统仿真模型,从不同角度对所建高铁仿真模型进行了论证,并在对高铁实际运行工况进行匹配分析的基础上,以京-沪高铁南京段为例,分析了高铁实际运行中不同运行工况下系统侧的电能质量变化特性,为高铁电能质量监测分析和治理及实际运行控制优化提供了合理建议。     

电气化铁路负荷对电网电能质量的影响及对策

电气化铁路牵引负荷接入电网可能带来电能质量问题。介绍了对京沪电气化铁路牵引负荷带来电能质量的主要问题（谐波和负序）的测试结果,分析了谐波和负序对电网的影响,对其造成的典型事故进行了研究和分析,并针对电气化铁路的不同供电方式给出了相应的详细治理措施和解决方案。     

铁路牵引负荷对电网电能质量的影响及治理

针对电气化铁路运行影响固原电网电能质量的问题,对其影响因素进行深入分析,提出加装静止型动态无功发生装置(Static Var Generator,SVG)及高压滤波补偿装置(Fixed Capacitor,FC)的方法,解决电气化铁路运行过程中产生负序电流、谐波、无功及负荷波动等问题。应用结果表明:利用加装SVG+FC装置的方法,明显改善了电气化铁路运行中电网系统的电能质量。     

基于PSASP的牵引站电能质量预测评估

结合国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院近期承担的"通让铁路电气化改造工程西辽河、宝龙山牵引变电所电能质量评估"项目,介绍1种电气化铁路电能质量预测评估方法,该方法基于电力系统分析综合程序(PSASP),对不同工况下牵引站负荷接入系统后公共连接点(PCC)处各项电能质量指标进行仿真分析,同时对牵引站接入点处的系统变电站进行电能质量背景谐波测试,综合两部分内容进行预测评估,得到电气化铁路对整体电网的影响。考虑牵引站接入点同时接入风电场,研究了电气化铁路接入对周边风电场稳定性的影响。     

电气化铁路投入对南疆电网电能质量影响分析

针对新投运的110 kV电气化铁路对某电网的电能质量影响进行了分析,认为电气化铁路为典型的非线性负荷,其非对称的运行方式导致电网产生严重的三相不平衡现象,影响电网下游用户的正常用电,并提出了在电气化铁路侧安装SVG,以避免同类问题再次发生。     

基于数据挖掘技术的电气化铁路电能质量控制研究

针对电气化铁路电能质量控制准确度较低等问题,提出基于数据挖掘技术的电气化铁路电能质量控制方法.首先分析当前电气化铁路电能质量控制方法的研究现状,并提取电气化铁路电能质量变化特征;然后将特征输入到数据挖掘技术中的深度学习网络进行训练,建立相应的电气化铁路电能质量控制模型;最后与其他方法进行了电气化铁路电能质量控制仿真对比实验,结果表明,所提方法提高了电气化铁路电能质量控制准确度,获得了更优的电气化铁路电能质量控制结果,具有广泛的应用前景.     

浙赣电气化铁路牵引负荷特性分析

近年来,电气化铁路在我国铁路系统有了很大的发展。但在运行过程中,存在着一些问题,主要表现在严重的负序、谐波、无功及负荷波动,这些问题对沿线供电母线的电能质量具有相当大的影响,从而严重制约着电气化铁路的发展进程。本文以浙赣电铁220kV玉山变牵引负荷为例,对其部分负荷特性进行分析。     

电气化铁路电能质量的综合评估及治理

本文以实际工程科研项目为依托,以电气化铁路对湖南张家界电网电能质量的影响为实例,结合相关电能质量国家标准和电网的实际运行参数,详细计算了电气化铁路允许注入电网的各电能质量指标的参数值,并与现场实际测量所获得的数据进行对比,对电气化铁路的谐波、负序、无功问题给电网带来的危害进行了详细的分析和评估。同时根据分析结果设计了相应的无功谐波综合治理系统,仿真结果证明了该系统的正确性和有效性。     

TCR-SVC与MCR-SVC对大规模风电并网电能质量的影响

在大容量风电场并网中,对安装的TCR型SVC或MCR型SVC装置,分析了其结构及运行原理。针对通过仿真分析不同SVC对风电场电能质量的改善,提出了采用实时实验的方式检测某相近工况相似两处100 MW风电场分别装有两种SVC后的并网电能质量,最后通过数据对比分析了不同类型SVC对风电场并网后母线电压谐波、电流谐波、电压闪变的影响及其特点。     

胶济线电气化铁路对山东电网电能质量的影响

首先采用点对点方法对胶济线电气化铁路对牵引站造成的负序和谐波电能质量问题进行初步分析,明确了各牵引站电能质量的指标。然后采用割集方法进行详细计算分析,并将计算结果与现场测量到的背景负序和背景谐波叠加,对未来电气化铁路投入运行后电网电能质量水平进行了评估。     

新型电气化铁路电能质量管理系统

为改善高速牵引系统电能质量及运行效率,提出一种新型电气化铁路电能质量管理系统。依托于常规背靠背电气化铁路电能质量治理装置,将回馈工况与牵引工况统一归入电能质量补偿范畴,解决了一次侧功率因数低、电流不平衡度高等基波电能质量问题。将机车回馈能量送至电网或其他机车利用,避免了使用能耗电阻引起的不必要损耗或增大投资安装储能装置。基于实测数据,在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型。仿真结果表明,系统运行后三相电流不平衡度明显减小,功率因数有大幅提高,明显改善了一次侧的电能质量。同时,机车回馈工况下的能量可为其他牵引工况机车所利用,提高了系统运行效率。     

锅炉辅机加装非线性变频器对电能质量的影响

分析了大庆油田热电厂锅炉送、引风机电机加装非线性变频器后对电能品质的影响,即通过对比变频器在工频、变频两种运行方式下,不同等级电压母线测得的电压、电流、谐波数据,了解了非线性变频器运行时产生的谐波,对供电电源电能质量影响很小,对电能品质影响是有限的、可控的.换句话说,锅炉辅助机加装非线性变频器是可行的,既节能,又不影响电力系统稳定性.     

电铁谐波对风电场的影响

结合电铁牵引负荷的谐波特性与包含大量异步风电机组的风电场中升压站低压侧谐振点频带较宽的特点,针对新疆部分地区电网在同一点同时接入电气化铁路和风电场的情况,从理论上分析了电铁谐波对风电场运行特性的影响,并在仿真软件中搭建了新疆某地区电网模型,对风电场投运风机数量不同时电铁牵引负荷在不同工况下可能引发风电场升压站低压母线处谐振现象进行了仿真分析和评估,提出了减小电铁谐波对风电场影响的建议和措施,具有一定的实际意义。     

电气化铁路对山东电网电能质量影响

简要介绍电气化铁路的供电特点及电气化铁路对电网的危害,根据现场实际测试数据详细分析普通电气化铁路及高速电气化铁路对山东电网电能质量影响,对二者的电能质量特点进行了比较。     

电气化铁路电能计量分析

针对电气化铁路运行情况复杂的问题,对其供电方式、负荷特点以及电能计量方式进行了介绍。指出影响电能计量的因素有:双向潮流切换、变压器空载运行、供电系统谐波等,并利用实验室相关设备模拟现场电能计量装置接线情况,分析各种错误接线情况下,对电能计量产生的影响。     

精伊霍电气化铁路电能质量评估和治理

简要介绍了新疆第一条电气化铁路精伊霍电气化铁路的供电情况,并结合新疆电网实际情况,针对电气化铁路牵引供电负荷的特点,对主要的电能质量指标进行评估,分析精伊霍电气化铁路给新疆电网带来的影响,并通过计算分析提出合理的电能质量治理方案。