基于车网耦合的高速铁路牵引网潮流计算

针对全并联自耦变压器(autotransformer,AT)网线路的特点,建立通用的多导体链式电路模型。在此基础上,将高速列车视为恒功率负荷并进行迭代,形成了"机车–牵引网"(简称车网)的耦合模型。考虑AT漏抗值和钢轨的对地电阻,对3种不同工况进行潮流分析。仿真结果表明,车网耦合下的潮流计算能很好地反映实际的功率分布特性,并且全并联AT网上下行线路具有较好的对称性。牵引网潮流计算为分析高速铁路不同工况下的功率流动、电压分布奠定了基础,同时也可用于分析牵引负荷对公用电网电能质量的影响。     

电气化铁路牵引供电系统车网耦合的潮流计算方法

以多导体传输线模型为基础,推导了牵引变电所和分区所等值电路,构建了适用于不同结构和供电方式的牵引网统一数学模型。对列车牵引传动系统利用参数辨识的方法,建立了感应电动机并联静止负荷的数学模型,实现对列车更准确建模。以此为基础,开发了基于车网耦合潮流计算的电气化铁路牵引供电系统仿真软件。实例计算表明,该方法充分考虑列车与牵引供电网的交互影响,能够更真实地反映牵引供电系统的潮流分布,具有重要的工程应用价值。     

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。     

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。     

电气化铁路牵引网节点方程组数值解法比较

电气化铁路牵引网是一个复杂的单相含地不平衡网络,其潮流计算方法不同于三相电力系统。常用的网络描述方法是节点分析法,将列车视为功率源,迭代求解非线性的节点方程组。目前应用最广泛的算法是Picard迭代法,但如果计算中设置的负荷过重,计算可能不收敛。对于Picard迭代法不收敛是否意味着潮流无解,目前还没有文献讨论。通过算例,比较了Picard迭代法、NewtonRaphson迭代法和Levenberg-Marquardt法的收敛特性,探讨了算法收敛性和潮流可解性的关系,并讨论了Picard迭代法的迭代次数、迭代过程中列车电压的变化以及初值的影响。     

考虑聚合节点高阶非线性电压支撑特性的潮流算法

随着高比例新能源渗透与大规模电力电子设备的广泛应用,电网中同时具备源荷双重属性的广义聚合节点的功率、电压特性会发生本质变化,常规以恒功率、恒阻抗、恒电流为分量加权组合的单纯负荷节点模型,已无法满足新形势下潮流计算精确性的更高要求。据此,提出一种考虑源荷聚合节点高阶非线性的潮流模型及其求解算法：采用高阶多项式形式解析节点非线性功率电压特性,引入潮流平衡方程,在NewtonRaphson法的基础上,推导和重构Jacobian矩阵,通过迭代计算完成求解。当阶数足够高时,能够高精度刻画和解析任意非线性节点电压特性,常规的幂指数模型等也可转换为高阶多项式形式以实现系统分析计算。算例分析中以包含电炉的聚合节点为例,分别考虑仅含恒功率、恒电流、恒阻抗的单纯负荷节点以及5阶非线性节点模型,在IEEE 14节点系统进行测试,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于Matlab和YALMIP的V/v型牵引供电系统负序电流优化方法

针对电气化铁路牵引供电系统负荷不对称引起的负序电流问题,本文提出一种基于铁路功率调节器补偿的负序电流优化方法。以含V/v牵引变压器的供电系统为对象,分析负序电流产生以及铁路功率调节器功率补偿的机理,构造基于铁路功率调节器功率补偿的V/v型牵引供电系统的负序电流优化模型。基于Matlab平台和YALMIP工具箱,调用IPOPT优化工具求解该模型,并通过仿真分析验证所提模型和方法的正确性和有效性。结果表明,采用铁路功率调节器功率补偿能够有效抑制牵引供电系统中的负序电流,保证了电气化铁路的电能质量。     

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.     

高速动车组再生制动下网侧电流谐波特性分析

电气化铁路牵引负荷是电力系统中的主要谐波源之一,再生制动下的动车组所带来的谐波问题表现突出。根据高速动车组CRH2工作原理,建立动车组再生制动工况时网侧电流谐波模型,利用双边傅里叶级数法,给出了负荷再生制动时网侧电流谐波与再生功率之间的关系。并基于Matlab/Simulink建立CRH2仿真模型,通过对不同再生制动功率下列车电流频谱仿真分析,验证了理论分析结果,并得到了谐波分布随再生制动功率的变化规律。     

电气化铁路牵引负荷的支持向量机负序源建模

为研究电气化铁路牵引负荷产生的负序电流对公用电网的影响,必须建立其负序电流源仿真模型.以牵引变电站高压侧母线正序电压和牵引负荷正序电流为激励,牵引负荷注入公用电网的负序电流为响应,运用支持向量机原理建立牵引负荷的负序源模型.牵引负荷运行工况随机可变环境下的仿真数据样本的总体测辨建模结果表明,模型具有良好的描述能力和泛化能力.比较WSCC-9节点系统的负序潮流计算和Matalab仿真平台的运行工况模拟结果,验证了模型的正确性和实用性.     

基于配网功率预估的输配网全局潮流计算

在输配网全局潮流计算中,当前的需求是有效减少配网潮流计算量并保证收敛精度。对此,提出一种基于配网功率预估的输配网全局潮流计算方法。首先,建立边界点交互功率预估函数,在此基础上构建主从迭代和预估迭代交替使用的输配网潮流计算模型,通过主从迭代得到配网功率和边界点电压,求解功率预估函数参数进行预估迭代,减少了主从迭代次数。在潮流迭代的过程中不断修正预估函数,使功率预估值不断逼近真实值,保证了潮流的收敛精度。采用修正函数对配网潮流计算初值进行修正,使初值更接近真实值,减少了每次主从迭代中配网子迭代次数。仿真及其分析表明,所提方法在提高计算速度方面效果非常显著,同时计算结果具有很小的误差。     

基于网损等值负荷模型的直流潮流迭代算法

为提高直流潮流计算精度,研究了标准直流潮流模型中由于忽略支路电阻而带来的有功平衡问题,给出了按比例调整出力或负荷、引入网损等值负荷模型这2种有功平衡方法。为了使网损等值负荷模型的应用不依赖于交流潮流的收敛性,重点提出一种改进的直流潮流算法,该算法通过网损迭代得到等值负荷的大小,且保留了标准直流潮流求解的便利性和快速性。实际电网算例的计算结果表明,提出的改进直流潮流算法与标准直流潮流算法相比,计算结果的精度大幅提高,在交流潮流不收敛的情况下,可作为一种有效的近似潮流计算方法。     

采用分段离散化和高斯混合模型的多场景概率潮流计算

针对电网运行中风电和负荷的不确定性,提出了一种采用风电场输出功率分段离散化和负荷高斯混合模型的多场景概率潮流计算方法。在风电场有向功率特性曲线的基础上,分段离散化处理风电场输出功率,构造风电场输出功率多场景。同时,建立负荷的高斯混合模型,构造负荷功率多场景。然后,确定系统注入功率多场景及其对应的概率,在系统注入功率的每个场景中,风电节点输出功率为定值,负荷节点功率均服从高斯分布。最后,应用全概率公式,将系统注入功率的每个场景中计算所得状态变量的概率分布以该场景对应的概率作为权重,整合计算得到最终的概率潮流结果。以改进的IEEE 57节点系统进行仿真分析,结果表明所提方法简化了概率潮流求解过程,提高了计算效率。     

基于储能型逆变电源有功增量控制的故障穿越控制策略

电网侧短时故障给分布式发电(DG)并网可靠性带来挑战,常规的以抑制过电流和通过无功注入支撑并网接入点电压的方式实现故障穿越难以有效解决DG源-荷功率失衡的问题.为此提出一种基于储能型准Z源逆变器(QZSI)有功功率增量控制的故障穿越控制策略,在QZSI直流链引入超级电容器储能及控制,利用超级电容快速放电特性和QZSI较强的抗负荷冲击能力,快速调节DG并网功率增量以补偿网侧故障潮流,有效改善故障暂态时DG源-荷功率平衡,增强了DG适应短时故障负荷潮流的能力和对网侧电压的支撑能力.仿真和实验结果验证了所提故障穿越控制策略的有效性.     

24 kV柔性直流牵引供电系统潮流计算方法与供电特性分析

潮流分析对于研究24 kV柔性直流牵引供电系统的供电特性具有重要意义，但多层级控制导致柔性直流牵引网的潮流分布更为灵活复杂，使得原有直流牵引供电系统的潮流算法不再完全适用。为此，该文在原有直流牵引供电系统潮流计算方法的基础上，建立24 kV柔性直流牵引供电系统的“控制器-源-网-车”一体化潮流计算模型，详细分析潮流计算与控制器迭代的交互过程，提出一种连续线性潮流法和比例积分控制器（SLPFM-PI）交替迭代的潮流计算方法，以求解考虑多层级控制策略下的牵引网潮流。此外，基于潮流计算，以机车运行电压、接触网载流量为限制条件，分析24 kV柔性直流牵引变电所的供电距离，并研究了不同控制方案下系统供电特性的差异，结果表明该系统控制方案的设计中应减小机车功率的远距离、跨区间传输。     

德大电气化铁路接入对山东电网电能质量的影响

通过分析德大电气化铁路负荷特点,计算各牵引站注入供电系统公共连接点的谐波电流,应用ETAP软件仿真计算德大电气化铁路接入引起的公共连接点电压畸变及三相不平衡,对德大电气化铁路接入对山东电网电能质量的影响作出评估。     

考虑频率波动的孤岛微电网在线三相概率潮流计算方法

为了量化短期源荷功率扰动对频率波动的影响并保证模拟精度,从短期概率潮流问题出发,采用预测分量和随机预测误差分量分别表示风电和负荷的实时扰动功率,同时用一次调频实现扰动功率中随机预测误差分量的平衡,用基于超前控制方式的二次调频实现系统当前功率缺额和扰动功率预测分量的平衡,从而实现了对源荷功率扰动影响的准确量化评估。同时,提出的模型考虑了微电源的三相电压、电流对称控制特性以及可控微电源与负荷的静态频率电压调节特性,精确模拟了孤岛微电网的调频过程以及微电源的三相潮流控制特性,因而大幅提高了三相潮流与频率波动的仿真精度。采用三点估计法实现所建模型的概率评估,并通过IEEE 33节点修正系统的仿真分析验证了所提方法的有效性。     

考虑泵类负荷特性的低压配电网潮流计算

提出了一种考虑泵类负荷特性的低压配电网潮流计算方法。通过将泵类负荷的电动机转矩平衡方程和配电网各节点功率平衡方程组合起来,构成了考虑泵类负荷特性的低压配电网潮流计算模型。在求解配电网潮流计算的牛拉法的基础上,提出通过将泵类负荷电动机转矩平衡方程与各节点功率平衡方程进行统一迭代和交替迭代两种方法进行求解。通过对实际低压配电网台区的计算分析,验证了该方法能获得更加准确的配网负荷节点电压,而且能够获得泵类负荷正常运行时和启动时的节点电压。     

牵引网谐波模型及其仿真计算

以圆导线内阻抗的计算方法为基础,结合牵引网中多导体传输的特性,构建了牵引网的链式网络模型,并给出了链式网络切面分割方法及其切面上导线注入电流源的模拟方法.考虑到钢轨对地泄露电导较大,文中采用了精确的π形等值电路来模拟,不仅获得了较高的计算精度,而且也有效地减少了计算量.以此模型为基础对几种供电方式的牵引网进行了谐波电流、电压的分布仿真计算.仿真结果与实测结果吻合,验证了所建模型的准确性,并根据仿真结果得出了相关结论.     

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。