基于牵引计算的牵引变电所馈线电流仿真计算

传统的交流电气化铁道牵引供电系统仿真一般采用单一的供电系统仿真计算软件,忽略了供电系统和列车牵引运行的内在联系,从而影响了仿真结果的精度.本文详细叙述了如何构建包括列车牵引计算模块和牵引供电系统潮流计算模块在内的综合仿真软件,给出了仿真系统的主体流程,并分析了如何实现牵引变电所馈线电流的仿真计算.分析比较了求解交流牵引供电系统潮流的现有方法,针对其R/X较大的特点,采用了改进PQ分解法求解系统潮流,并利用一个10机车系统进行了实际验证,计算表明该方法性能优良,是求解交流电气化铁道牵引供电系统潮流的有效方法.最后利用所开发的软件成功地仿真了一条具体线路牵引变电所馈线电流随时间变化的过程,验证了其实用性.     

交流牵引供电系统仿真通用数学模型及其应用

对交流牵引供电系统进行统一的数学建模,是实现数字化仿真的关键。以多导体传输线模型为基础,构建了适用于不同供电方式的牵引网统一数学模型;基于牵引变电所端口电气量通用变换关系,推导了适用于不同变压器接线形式和不同相序接入的牵引变电所通用等值电路;在链式网络结构的基础上,建立了交流牵引供电系统仿真通用数学模型,并改进潮流计算方法。以此为基础,开发交流牵引供电仿真软件。实例计算表明,该模型具有良好的通用性和较高的精确度,适用于高速、重载电气化铁道牵引供电系统仿真。     

郑州轨道交通供电系统谐波分析及影响研究

结合郑州轨道交通一号线牵引列车的电气参数,对四种负载工况下牵引运行时列车从牵引网获取的最大功率进行估算,计算列车牵引负荷;针对列车在初期、近期、远期以及典型负载工况下牵引运行的情况,利用MATLAB/Simulink软件建立郑州地铁供电系统交流侧仿真模型,通过与M文件进行交互,实现了城市轨道交通交直流潮流计算;建立整流机组的谐波源模型,结合各元件的谐波数学模型形成等值电路,编写相应程序分析谐波潮流,根据计算结果分析郑州轨道交通的谐波特性以及对城市配网的影响程度。     

基于恒功率负荷的牵引供电系统潮流计算

采用电力系统的潮流迭代算法进行牵引供电系统潮流计算。建立了牵引供电系统数学模型,将机车负荷作为恒功率模型,根据机车负荷和供电电压,分别采用牛顿-拉夫逊法和前推回代法,进行了直供和AT牵引供电系统潮流计算,通过典型算例比较了其与传统简化方法(机车负荷为恒电流模型)在机车网压计算的差异。结果表明,传统算法误差较大,尤其是在高速重载工况下误差更大,而电力系统潮流迭代方法进行牵引计算的精度更高。     

不同位置再生制动能量吸收装置下直流牵引网潮流计算对比分析

城市轨道交通列车运行时广泛采用再生制动方式,再生制动能量回馈至接触网后被附近运行列车吸收,剩余再生制动能量通过再生制动能量吸收装置吸收以限制接触网压过高。目前,再生制动能量吸收装置安装位置主要有列车安装和变电所安装,不同安装位置下,列车再生制动能量引起对直流牵引供电系统的影响不同。分别建立两种再生制动类型下直流牵引供电系统潮流计算模型,仿真分析了多列车多变电所并列运行下,不同位置再生制动能量吸收装置对牵引供电系统电压、电流及再生制动功率分配的影响。     

基于源网荷统一链式电路的交流电气化铁路动态潮流计算

为了实现交流电气化铁路列车供电系统仿真一体化,并考虑公共连接点处多负荷的相互影响,将列车供电系统分为电源层、电网层和负荷层。通过建立输电线、馈线和牵引网的链式电路模型及各接口之间的转换关系模型,构建列车供电系统源网荷统一链式电路通用模型。基于该模型进行列车供电系统动态潮流计算,分别建立采用电流源和功率源迭代模型求解的基本型模型。为了降低计算机仿真耗时,在基本型模型的基础上,提出相应的改进型模型及求解方法。以某电气化铁路线路为例,分别对不同求解方法的计算精度、迭代收敛次数、计算机仿真耗时和模型应用场景等进行仿真分析。结果表明基本型和改进型计算精度一致,但改进型仿真耗时更少;进行源网荷潮流计算具有必要性,尤其电网薄弱地区,同时表明功率源迭代模型较电流源迭代模型应用场景更广。     

高速铁路车网耦合下的谐波潮流计算方法研究

为分析高速铁路牵引供电系统的谐波分布及其传输特性,在建立牵引网和CRH2型动车组谐波分析模型的基础上,提出了一种基波潮流与谐波潮流交替计算的谐波潮流计算方法。该计算方法充分考虑了高速铁路牵引网与动车组之间的电气耦合关系,即谐波电压与谐波电流之间的影响。通过分别对单列和两列动车组运行时牵引网的谐波潮流计算分析表明,该算法适用于高铁牵引供电系统单谐波源、多谐波源以及含有背景谐波时的谐波潮流计算,并且可以较为精确地反映牵引网谐波谐振现象,可为高速铁路牵引供电系统谐波谐振的分析和治理提供参考。     

考虑电热耦合影响的牵引网潮流计算方法EI北大核心CSCD

铁路牵引网沿线周围环境和导线电流对导线电阻影响较大,为了使牵引网潮流计算结果更准确、更符合实际,将电热耦合理论引入牵引网潮流计算,对牵引供电系统和考虑电热耦合影响的潮流计算方法进行了分析。首先分析了架空输电导线的电热耦合理论;其次在牵引供电方式基础上,建立了牵引网潮流计算的通用等效电路模型;最后提出一种考虑电热耦合影响的动态潮流计算模型与算法。该算法在传统牛顿–拉夫逊潮流计算模型的基础上增加了关于输电导线温度的微分方程,每次迭代求解后根据导线温度修正导线电阻,并更新节点导纳矩阵元素。研究结果表明:导线电流和环境参数的变化对牵引网等效阻抗及潮流计算影响较大,所提出的潮流计算方法考虑了各环境参数及电流对输电导线的影响,为进一步开展考虑电热耦合影响复杂牵引网模型下的潮流计算研究奠定基础。     

考虑电热耦合影响的牵引网潮流计算方法

铁路牵引网沿线周围环境和导线电流对导线电阻影响较大,为了使牵引网潮流计算结果更准确、更符合实际,将电热耦合理论引入牵引网潮流计算,对牵引供电系统和考虑电热耦合影响的潮流计算方法进行了分析。首先分析了架空输电导线的电热耦合理论;其次在牵引供电方式基础上,建立了牵引网潮流计算的通用等效电路模型;最后提出一种考虑电热耦合影响的动态潮流计算模型与算法。该算法在传统牛顿–拉夫逊潮流计算模型的基础上增加了关于输电导线温度的微分方程,每次迭代求解后根据导线温度修正导线电阻,并更新节点导纳矩阵元素。研究结果表明:导线电流和环境参数的变化对牵引网等效阻抗及潮流计算影响较大,所提出的潮流计算方法考虑了各环境参数及电流对输电导线的影响,为进一步开展考虑电热耦合影响复杂牵引网模型下的潮流计算研究奠定基础。     

计及系统级控制的柔性直流牵引供电系统潮流计算方法

柔性直流牵引供电系统是城轨交通牵引供电技术的重要发展方向,而潮流计算是对其进行分析和设计的重要依据.柔直牵引供电系统的潮流分布直接受到系统级控制的影响,因此需要在潮流计算中计及系统级控制.本文基于高斯迭代法,研究了柔直牵引供电系统的建模问题,设计了能可靠收敛的潮流算法,解决了在柔直牵引供电系统潮流计算中考虑系统级控制问题.最后结合北京地铁16号线的实际情况,验证了算法的有效性,并对系统的经济技术特性进行了分析和比较.     

基于多层免疫模型的高铁牵引供电系统健康监测与评估

及时准确地评估高铁牵引供电系统的健康状态有利于保证高速机车运行的安全准点。为实现对牵引供电系统运行状况及健康状态的监测及评估,借鉴生物系统的免疫原理,提出了分层免疫监控模型,利用免疫agent对牵引供电系统状态进行监测,利用层次分析法(analytical hierarchy process,AHP)确定不同层次之间的影响权重,将各设备传感器的输出作为抗原输入,可对牵引供电设备及系统的健康状态做出定量评估。京沪高铁无锡—昆山段供电系统的分析结果表明,该方法能对供电系统的运行状态有直观地认识,有利于对故障的设备进行及时准确地处理。     

高速铁路全并联AT供电系统串联谐振分析

为分析牵引供电系统串联谐振问题,提出一种新的分析方法。利用五导体链式电路和恒功率模型,建立精确的高速铁路全并联AT供电系统模型。由于在机车恒功率建模中,其等效阻抗随着不同的接触网电压而变化。为描述其恒功率特性,介绍一种基于节点导纳矩阵的机车等效阻抗的迭代方法。在此基础上,利用支路法分析全并联自耦变压器(autotransformer,AT)供电系统在不同运行工况下(不同机车数量、位置、功率等)的谐波电流放大和串联谐振现象。分别针对上行单机车、2机车和上下行各1辆机车3种工况进行分析。结果表明支路法能有效分析单谐波源与多谐波源下的串联谐振。     

城市轻轨供电系统对公共电网电能质量的影响研究

轻轨供电系统采用直流牵引和三电平逆变技术,具有波动性强、系统谐波含量丰富等特点,有可能威胁到电力系统的安全稳定运行.研究了轻轨供电系统在不同运行状态下对公共电网电能质量的影响规律.依据机车、牵引供电系统和公共电网的实际参数,搭建包括公共电网在内的城市轨道交通牵引供电系统整体仿真模型,并通过实际的现场谐波测试数据加以验证...     

城市轨道交通牵引供电系统动态运行仿真研究

随着轨道交通向高速、重载、大运量、高密度的方向发展,为各种运营设备提供电能的直流牵引供电系统在安全性和可靠性方面提出了更高的要求。围绕保证城市轨道交通牵引供电系统高效、安全、稳定供电的需求,介绍了直流牵引供电系统的组成,阐述了24脉波整流变压器的原理,基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了牵引变电所整流机组、列车以及接触网模型,并以此为基础搭建了城市轨道交通直流牵引供电系统的仿真模型。通过对列车启动、平稳运行及制动阶段的动态仿真及分析,验证了仿真模型的正确性和有效性,为有关地铁供电系统的各种故障分析提供更多的参考数据和更好的研究平台。     

再生制动对同相供电系统电能质量影响研究

同相供电系统可提供牵引供电网中的负序电流、无功电流、谐波的补偿以及解决电分相问题。本文介绍了单相组合式同相供电系统和列车再生制动工作原理,通过建立仿真模型,分析了列车处于再生制动工况下对同相牵引供电系统及电力系统三相不平衡度、功率因数和谐波的影响,验证了同相供电系统在列车再生制动工况下,不改变控制策略解决电能质量问题的有效性。     

同相贯通牵引供电系统综合潮流控制器设计

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功等问题,提出了一种适用于牵引负载的同相贯通牵引供电系统交直交综合潮流控制器.交直交综合潮流控制器由两电平四重化PWM整流器和4个2H桥级联多电平逆变器组成.潮流控制器能够实现单位功率因数、低谐波含量三相整流,及时传递牵引负载需要的有功功率,使得牵引供电系统呈现出三相对称纯阻性负载特性.Matlab/Simulink下仿真结果,验证了该方案的正确性.     

直流牵引供电系统短路稳态电流的计算

直流牵引供电系统短路稳态电流的计算对城市轨道交通牵引供电系统的设计有重要的作用.介绍了直流牵引供电系统的数学模型、短路稳态电流的计算方法及流程图,编写了直流牵引供电系统短路电流稳态值计算的程序和仿真界面,并对上海地铁3号线牵引网发生短路的情况进行仿真,通过与地铁线路短路试验数据对比,验证了其准确性,最后对北京地铁6号线...     

一种降低高铁牵引供电系统负序电流的光伏发电接入方法

光伏发电是一种绿色节能的发电技术,近年来在电力系统中得到大力发展,但在牵引供电系统中尚未有工程应用。针对光伏接入牵引供电系统的情况,提出了一种利用光伏能源来降低牵引供电系统负序的方法。根据牵引系统供电臂负荷电流差值选择光伏接入方式,理论分析了改善牵引供电系统负序的基本原理,提出了相应的控制方法。针对不同的负荷情况,在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了电气仿真模型进行分析,仿真结果表明:所提方法和控制策略能有效改善牵引供电系统负序电流问题。     

基于模态分析的全并联AT网动态谐波谐振研究

为防止牵引网谐波谐振引起的系统过电压,达到及时预防和抑制的目的,针对中国高速铁路全并联自耦变压器(auto-transformer,AT)供电方式,采用模态分析方法对系统的节点导纳矩阵进行分析处理,通过解耦与特征值求取确定其谐振信息。研究机车功率变化、机车位置移动等动态条件下的牵引网谐振规律。并针对谐振频率在某一区间或范围变化,引出谐振带的概念。通过与频谱分析法对比,证明模态分析方法能有效识别系统的谐振频率,并且可用于分析由动态运行的机车产生的动态谐波谐振。