电气化铁路同相供电装置应用研究

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量负序、谐波、无功及相邻供电区段分相绝缘器引起的列车速度和牵引力损失等问题,利用电力电子器件构成新型同相牵引供电系统。介绍了同相供电技术实现原理,以某变电所同相供电装置为例,提出应用于同相供电装置的一种多重化电路实现拓扑,给出装置的控制策略及仿真结果,并进行现场试验。结果表明提出的同相供电装置主电路结构及控制策略是有效的,较好地实现了设计功能。     

同相供电继电保护方案浅究

根据同相供电继电保护需要,进行同相供电继电保护的方案研究。由于同相供电的系统是形成于异相供电系统上对同相供电设备的引入。同相供电的设备会使变电所的主接线结构发生变化,而变化后的保护还能适用于同相供电系统,对同相供电设备进行保护的研究工作。本文对同相供电研究的意义进行简单的阐述,提出了同相供电继电保护的方案,仅供参考。     

重庆城轨快线同相供电方案应用探讨

将组合式同相供电方案应用于重庆城轨快线牵引供电系统,可较好地解决传统交流供电制式存在的负序电能质量问题和过分相问题。通过建立城轨快线组合式同相供电系统牵引供电仿真模型,对重庆城轨27号线开展牵引供电仿真。仿真结果表明,27号线采用2座主变电所的组合式同相供电方案,可满足近、远期行车计划下的供电需求;根据仿真得到的电气量参数配置主变电所供电设备的安装容量,研究成果对组合式同相供电技术在重庆城轨快线中的实际工程应用具有一定的参考意义。     

城市轨道交通新型牵引供电系统设计探讨

将交流供电制式与组合式同相供电技术相结合应用于城市轨道交通牵引供电系统,能有效避免现行直流供电制式存在的杂散电流等缺陷,同时发挥直流制无分相的优势,对城市轨道交通发展意义重大。基于多导体传输理论构建车-网耦合牵引供电负荷过程仿真模型,为系统设计提供仿真平台。以某市地铁2号线为例,利用牵引供电仿真手段对系统采用组合式同相供电方案进行设计,为组合式同相供电技术在实际工程中的应用提供参考。     

组合式虚拟同相柔性供电装置的直接功率控制

虚拟同相柔性供电装置能够避免列车通过电分相时引发的速度损失以及因动态过程而产生的电压和电流冲击等暂态过程,因此具有重要的工程应用价值。以国家十三五重点研发计划—轨道交通高能效牵引供电与传动关键技术项目拟采用的组合式虚拟同相柔性供电装置为研究对象,分析该组合装置供电的中性段与牵引供电臂进行功率柔性切换的基本原理,建立数学模型,基于传统直接功率控制算法,提出一种适用于该组合装置的直接功率控制算法。该算法能够实现对组合式虚拟同相柔性供电装置的功率控制,实现负载功率在中性段与牵引供电臂之间的柔性切换,避免车网分离时拉弧现象的产生。Matlab/Simulink仿真结果验证了此控制算法的有效性和可行性。     

基于YNvd平衡变压器和模拟负载的同相供电试验系统

为了更深入开展同相供电系统的研究,提出了一种由新型YNvd平衡牵引变压器、模拟负载以及综合潮流控制器(IPFC)构成的同相供电试验系统方案。分别介绍了YNvd平衡变压器、IPFC和模拟负载的结构和工作原理,通过对IPFC与模拟负载制定相应的控制策略,以实现对同相供电系统的仿真模拟。研究结果表明,该试验系统能够模拟牵引负荷特性,实现能量循环利用,模拟同相供电系统,消除了系统负序电流,实现了谐波和无功的动态补偿,验证了同相供电系统的可行性。     

基于FPGA的综合潮流控制器的设计与实现

分析了同相牵引供电系统的结构与原理,并提出了综合潮流控制器的一种设计与实现方案。该方案通过采用改进的瞬时无功功率检测方法,计算出补偿电流并通过控制背靠背的SVG系统实现同相牵引供电和电能质量综合治理。详细介绍了以FPGA为核心的综合潮流控制器的设计和实现方法,该控制器由先进的FPGA、A/D转换和IGBT等电路构成,通过对多路电压、电流实时输入信号进行采集和处理,由FPGA快速计算生成指令电流,最后再通过滞环调制方式控制背靠背的SVG系统从而实现同相牵引供电。仿真和实验验证了方案的正确性和有效性。     

基于有源滤波器和V/x结线的同相牵引供电系统

电气化铁道牵引供电系统各供电区段需要用分相绝缘器分断,制约了高速、重载铁路的发展。将有源滤波器与V/x结线变压器和自耦变压器供电方式有机结合,构造出新型同相供电系统。通过以检测并得到的同相综合补偿电流为参考,控制有源滤波器消除三相不平衡,并滤除谐波和无功。该系统各供电区段电压相同,可以取消分相绝缘器;变压器成本低,省出口自耦变压器;继承了自耦变压器供电方式通信防护效果好,综合经济技术性能优越的特点。仿真证实平衡方式和检测方法是正确的,同相供电系统方案是可行的。     

基于FPGA的综合潮流控制器的设计与实现

分析了同相牵引供电系统的结构与原理,并提出了综合潮流控制器的一种设计与实现方案.该方案通过采用改进的瞬时无功功率检测方法,计算出补偿电流并通过控制背靠背的SVG系统实现同相牵引供电和电能质量综合治理.详细介绍了以FPGA为核心的综合潮流控制器的设计和实现方法,该控制器由先进的FPGA、A/D转换和IGBT等电路构成,通过对多路电压、电流实时输入信号进行采集和处理,由FPGA快速计算生成指令电流,最后再通过滞环调制方式控制背靠背的SVG系统从而实现同相牵引供电.仿真和实验验证了方案的正确性和有效性.     

750kV同塔同窗同相序双回紧凑型线路的潜供电流和感应电压

使用电磁暂态程序(electromagnetic transient program,EMTP),建立了750 kV同塔同窗同相序双回紧凑型线路模型。研究了全线或部分采用同塔同窗双回紧凑型线路时的潜供电流和恢复电压、感应电压和感应电流问题。结果表明,从限制潜供电流和恢复电压、感应电压和感应电流考虑,若线路装设高抗,则不宜在全线采用同塔同窗同相序线路。对此,可以考虑在线路主体采用常规型线路、仅在线路走廊紧张的路段采用同塔同窗同相序布置线路的方案。若同塔同窗同相序线路较短,则潜供电流和感应电压可限制在合理的水平内。对于无须装设高抗的短线路,若能解决开断感应电流问题,也可以考虑在全线采用同塔同窗同相序线路。     

贯通式同相AT牵引供电系统牵引网边界频率特性研究

分析贯通式同相自耦变压器(AT)牵引供电系统及由牵引变电所出口处电容和区外一段接触线构成的牵引网边界频域特性,分析牵引网及边界对高频暂态信号的衰减作用及故障位置对保护安装处检测到的高频暂态信号的影响.研究结果表明,在现行贯通式同相AT牵引供电系统中,牵引网对高频暂态量的衰减作用小于边界对其的衰减作用;保护安装点检测到的高频暂态量与故障发生的位置密切相关.建立仿真模型对贯通式同相AT牵引供电系统牵引网及边界的对高频暂态量的衰减作用进行验证,仿真结果验证了研究结果的正确性.     

AT供电方式在高速电气化铁路中的应用

针对AT(Auto-transformer)供电方式,主要是全并联AT供电方式在我国高速电气化铁路中的应用做出了总结。对AT供电方式在主变压器的接线方式、牵引网的结构、自动过分相方案、牵引供电系统保护等方面的技术进行了阐述,并与传统的AT牵引供电系统做出对比。     

一起110kV避雷线发热问题的分析和处理

110 kV避雷线发热非常罕见.笔者对接入平果牵引站的110 kV马平牵线的避雷线发热情况进行了现场调查和分析,得出避雷线发热与牵引站部分回流线被盗、地回流电流过大有关.同时利用CDEGS软件建立了仿真模型进行了计算,仿真结果显示,当牵引负荷较大时,避雷线中有较大牵引电流流过.在牵引站进行的现场测试验证了分析的正确性....     

电气化铁道牵引负载谐波分布特征与概率模型研究

电气化铁道牵引负载是电力系统中主要谐波源之一。由于电气化铁道牵引负载受线路条件等多种因素影响而波动剧烈，因此产生的谐波也具有随机波动性。该文基于大量牵引负载谐波实测数据，对牵引负载谐波的分布特征进行了分析，并采用最佳平方逼近法对牵引负载谐波概率密度函数进行了曲线拟合，得到了牵引负载谐波的概率模型。误差分析说明得到的牵引负载谐波概率模型是准确的。建立牵引负载谐波分布模型将对分析和研究牵引负载谐波起到关键帮助作用。     

电气化铁路新型电缆供电方案

电分相和电能质量问题是制约我国高速铁路发展的主要技术问题,为了适应高速铁路发展的需要,可采用新型电缆供电方式。在考虑电缆间耦合作用的基础上,计算了单相电缆的电气参数。基于电缆牵引网等值电路推导了单、复线电缆牵引网的电流分配规律与等效阻抗。以实际线路为例完成了新型电缆供电方案的设计,确定了主变电所容量、牵引变压器容量和各区段的电缆选型,并就所提方案进行了可行性验证和经济性分析。仿真结果表明,所提新型电缆供电方案在空载和负载条件下,电缆和接触网的电压水平均在相应的电压允许范围内,满足牵引供电需求;与已有牵引供电方案相比,新型电缆供电方案具有较明显的经济效益。     

基于功率动态分配的自动驾驶机车牵引电机节能控制

为了降低大功率机车牵引电机运行能耗,提出了一种基于牵引功率动态分配的机车牵引电机节能控制方法。首先,结合现场运行数据,建立牵引电机效率与其发挥牵引力及运行速度间的数学模型。然后,利用机车自动驾驶系统规划的区间速度及牵引力运行曲线,基于所建立的数学模型对不同牵引力分配策略下综合牵引电机能耗指标等进行计算,并选择最小化目标函数值的牵引力功率分配方案,控制机车各轴牵引力输出。最后,基于HX D 1型自动驾驶机车现场某条线路各区间运行数据,对所提方法进行仿真分析,验证了该方法的有效性。     

牵引供电方案设计中谐波谐振问题研究

为了评估牵引供电系统的谐波谐振特性,从牵引供电系统设计角度出发,建立牵引供电系统谐波特性仿真模型和牵引负荷谐波发射模型。研究牵引供电方案中外部电源系统短路容量大小和馈线电缆长度变化对牵引供电系统谐振特性的影响规律。在供电方案综合评判中引入谐波谐振特性分析,研究牵引供电方案与牵引负荷谐波特性匹配问题及其对供电质量的影响。研究结果表明,牵引供电设计参数的变化对谐波谐振特性影响显著,通过优化牵引供电方案可以减少甚至避免发生谐波谐振。     

车网耦合的牵引供电系统谐波仿真分析

牵引供电系统是电力系统重要负荷,也是电力系统主要的谐波源之一。在研究牵引供电系统谐波传输特性和谐波对电力系统的影响时往往对牵引供电系统模型进行一定的简化,虽然具有一定的合理性,但是这样分析出来的结果与实际结果相比必然存在一定的误差。针对牵引供电系统谐波分析模型不精确,利用PSCAD/EMTDC搭建了电力机车-牵引网-电网仿真模型,仿真研究了机车位置、机车数量和牵引网长度变化时牵引供电系统谐振以及电网总谐波畸变率的特性。仿真结果表明该仿真模型能更准确地分析牵引供电系统谐波特性,分析结果更加符合实际。     

一种用于电铁牵引变电站负荷平衡的新型补偿器

随着我国电气化高速铁路的发展,牵引供电系统对电网带来的负面影响不容忽视。提出了一种用于电铁牵引变二次侧的新型换流补偿器,通过定义一个虚拟的三相系统并采用分相控制策略,实现动态跟踪并平衡两相牵引桥臂上的负荷,进而从根本上消除牵引变对三相交流系统的负序干扰,并且该补偿器还具备动态无功调节功能。仿真结果证明,本文提出的新型补偿器既可以有效平衡牵引变电所不同桥臂上的负荷,消除电铁牵引变向电网注入的负序电流,还可以通过补偿器实现牵引站的动态无功补偿。     

箱式牵引变电所在轨道交通供电系统中的应用

本文通过对箱式牵引变电所性能特点的研究,结合城市轨道交通工程的实际情况,通过比较传统的牵引变电所与箱式牵引变电所,提出轨道交通工程应采用箱式牵引变电所的建议。