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.     

一种高速铁路AT供电方式列车电压提高方法

针对高速铁路AT供电方式,提出在不改变接触线电压的情况下,以提高正馈线电压等级,降低牵引网电压损失,保证列车受电电压水平的方法。正馈线电压等级分别为27．5kV和55kV时,对供电区间单列车、多列车运行时列车电压,供电系统电流分布与列车平均有效电压仿真。仿真结果表明,对供电区间任意位置单列车和多列车情况,提高正馈线电压等级后,降低了牵引网的电压损失,列车电压均提高。4列车时,列车电压平均升高4．29kV。表明提高正馈线电压,可改善列车受电电压水平。     

新建重载铁路线万吨列车试验牵引供电数据分析

基于瓦日线重载铁路组合万吨和单元万吨试验列车通过期间牵引供电系统的运行数据,从牵引变电所系统容量、主变容量、馈线供电能力等方面进行分析,说明瓦日线瓦塘-临县北区段牵引供电系统能满足正常供电方式和越区供电方式下开行组合万吨和单元万吨重载列车的条件。     

基于实测数据的直流地铁时变负荷特性分析*

随着我国城市化进程的不断推进,城市轨道交通飞速发展,截至2021年,全国已有45座城市开通直流地铁线路。牵引列车呈“源荷”二象性,因此牵引负荷区别于大工业电力负荷,其具有较强的冲击性和波动性。既有研究聚焦于牵引负荷对电网的影响,鲜有针对地铁直流时变负荷特性的研究。因此,选取国内某典型直流地铁线路,在其牵引变电所加装测试设备,长时间连续测量电压、电流等相关电气量。然后,基于实测数据,以日负荷曲线为研究对象,对日负荷电流、电压、功率等进行分析,统计日负荷最大值、平均值和最大需量值等,并计算了牵引负荷的冲击性和波动性大小。     

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。     

牵引供电新型异相短路保护原理的研究

在建立电弧模型的基础上,对异相电弧短路故障信号进行仿真分析,证明原有的馈线保护原理存在缺陷。对牵引供电系统异相电弧短路故障发生时,各相电压电流的谐波特点进行分析研究,提出了通过检测异相短路两供电臂间电压来确认异相短路发生时的低压保护方案。通过对轻、重载和单臂、双臂工况下发生异相电弧短路故障时的两供电臂间相间电压仿真,验证了该保护方案的正确性,有效性和可行性。这种保护方案可作为牵引网异相短路的主保护,并与牵引网馈线成套保护结合,组成牵引网完整的保护策略。     

牵引供电新型异相短路保护原理的研究

在建立电弧模型的基础上,对异相电弧短路故障信号进行仿真分析,证明原有的馈线保护原理存在缺陷.对牵引供电系统异相电弧短路故障发生时,各相电压电流的谐波特点进行分析研究,提出了通过检测异相短路两供电臂间电压来确认异相短路发生时的低压保护方案.通过对轻、重载和单臂、双臂工况下发生异相电弧短路故障时的两供电臂间相间电压仿真,验证了该保护方案的正确性,有效性和可行性.这种保护方案可作为牵引网异相短路的主保护,并与牵引网馈线成套保护结合,组成牵引网完整的保护策略.     

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。     

电气化铁道牵引网馈线电流概率分布

电气化铁道牵引负荷受众多因素影响,使牵引网馈线电流具有随机波动性。为了探寻馈线电流的概率分布规律,给将来新建线路电能质量预测提供帮助,文中基于大量实测馈线电流数据,对馈线电流分布特征进行了分析,采用对数正态分布函数对馈线电流分布概率密度进行曲线拟合,再通过蒙特卡洛法,获得馈线电流样本。最后进行误差分析,分析的结果表明,用对数正态分布函数拟合牵引网馈线电流的概率密度函数是有效的、可行的。     

直流牵引供电系统电流跨区间传输对钢轨电位影响

直流牵引供电系统普遍存在钢轨电位过高的问题,现有模型仿真结果一般远小于现场实际值。对多区间多列车并列运行情况下电流跨区间传输现象进行分析,理论研究了电流跨区间传输对钢轨电位的影响。通过广州地铁8号线现场测试,验证了跨区间传输电流所占列车总牵引电流比例增加时,会导致钢轨电位增大。根据直流牵引供电系统实际特性,建立多供电区间多列车的钢轨电位动态分析模型,仿真分析了列车动态运行下直流牵引供电系统电流跨区间传输现象,对比分析不同电流跨区间传输情况下钢轨电位变化。现场测试及仿真结果表明,有效避免电流跨区间传输可大大降低线路钢轨电位幅值。     

采用自耦变压器供电的重载铁路牵引电缆贯通供电系统供电方案

针对采用自耦变压器(AT)供电的重载铁路,为了进一步提升其运能和再生制动能量利用率,提出一种采用AT供电的重载铁路牵引电缆贯通供电方案。首先,介绍了采用AT供电的重载铁路牵引电缆贯通供电方案;其次,研究采用AT供电的重载铁路牵引电缆贯通供电系统供电能力,推导该供电系统的等值模型,分析其电流分布关系,计算牵引网等值阻抗,结合其电压分布关系推导出供电能力数学模型,为方案的初步设计提供依据;然后,以某实际重载线路改造设计为案例,分别对既有方案和所提方案的供电能力和能耗情况进行仿真验证;最后,对改造成本及运营经济性进行了分析。分析结果表明所提方案能够延长供电距离,降低牵引供电系统能耗,提高再生制动能量利用率,节省外部电力资源,经济效益较为显著。     

重载电力牵引系统馈线保护及故障点测距若干问题与对策

本分析了重载电力牵引供电系统在机电再生制动、机车过电分相等运行工况及接触线／正馈线断线接地故障时，馈线保护的动作行为，提出了一种自适应距离继电器。同时分析了目前ＡＴ供电系统有杉的“ＡＴ中性点吸上电流比”原理的故障测距装置在经济性、可靠性、、适用性和精确性等的不足，介绍了一种新型的故障点测距装置。     

重载电力牵引系统馈线保护及故障点测距苦干问题与对策

本文分析了重载电力牵引供电系统在机车再生制动、机车过电分相等运行工况及接触线／正馈线断线接地故障时,馈线保护的动作行为,提出了一种自适应距离继电器。同时分析了目前ＡＴ供电系统采用的“ＡＴ中性点吸上电流比”原理的故障测距装置在经济性、可靠性、适用性和精确性等方面的不足,介绍了一种新型的故障点测距装置。     

电铁牵引负荷对某地区电网电压的影响分析及治理措施

针对电铁牵引负荷引起对某地区电网电压波动的问题,简述了电铁牵引供电系统的基本原理,分析出电铁牵引负荷所产生的谐波电流和负序电流是引起电网电压波动的理论原因,并建立系统等效分析模型,通过电力系统短路容量这一衡量电力系统强弱的理论分析,得出供电电源系统强弱是引起电压波动的实际原因,该电铁牵引负荷在由不同变电站供电时对电网电...     

高海拔山区铁路牵引供电系统——问题、挑战与对策思考

我国西部高海拔山区铁路部分区段面临沿线缺乏有力电网支撑,外部电源系统极端薄弱,途径复杂大坡道高原山区,建设难度大。高海拔山区铁路对牵引供电系统的技术要求非常特殊,对外部电网接入方案、牵引变电所供电能力、电源备用方式、长大坡道电分相处理方案等诸多方面提出了极为特殊的要求。该文从输电网–牵引变电所协同规划、长大坡道对牵引供电系统电压抬升影响、客货混跑下牵引供电系统谐波稳定性问题3个方面,分别剖析高海拔山区铁路牵引供电系统安全运行所面临的难题。然后,通过梳理总结已有文献研究,依次从考虑列车负荷和风光新能源不确定性的输电网随机规划方法、长大坡道下牵引负荷准确模拟与电压抬升机理分析、电力机车–牵引网系统宽频带谐波稳定性分析与振荡抑制措施3个角度对上述问题进行初步分析,同时给出了可能的解决方案,为高海拔山区铁路安全运行研究提供了借鉴。     

基于AFB的地铁直流馈线保护算法研究

由于线路增长,行车密度增加等原因,地铁直流保护装置会出现误动、拒动的现象,设计更可靠的保护算法非常必要。研究分析了地铁直流牵引供电系统中主要的直流馈线保护方法,以电流上升率及电流增量保护为基础,提出一种基于电压电流变化量的地铁馈线保护新算法。应用AFB流程设计方法,实现了一种方便整定和修改的保护流程。通过仿真结果分析得出:这种新型保护算法能够快速精确地切除非金属接地和远端短路等故障,同时避开了列车启动电流的影响,切实可行。     

地铁直流牵引网特殊负荷电流波形识别研究

直流牵引网是为地铁车辆提供电能的唯一供电线路,但车辆变速时诱发的特殊负荷电流极易引起馈线保护误动,因而需要引入更有效的特征提取方法来识别出特殊负荷电流。分形维数能敏锐感知直流牵引网馈线电流动态变化,非常适合用于特殊负荷电流与故障电流的区分。首先根据采样速度和运算能力确定时间序列的数据窗长度;其次对同一数据窗长度内的馈线电流信号作插值处理后,依次进行相空间构造、最小二乘法拟合和关联维数计算;最后将计算结果构造成直流牵引网故障模式识别的特征矢量。实验结果表明,嵌入维数m=25时短路故障电流关联维数约为0.5,特殊负荷电流关联维数在1左右。因此设置适当的关联维数故障阈值能有效识别出特殊负荷电流,适合作为直流牵引网馈线保护算法的补偿算法。     

城轨列车节能措施研究

城市轨道交通系统因其快速性、污染小和安全可靠性高等特点而快速发展起来,其能耗问题也备受关注.首先从列车和线路设计两个方面出发分析了影响城轨列车能耗的关键因素.针对于城轨列车能耗的现状,分别提出了节能坡、减轻列车质量和提高牵引电动机效率三种节能措施.由于考虑列车在实际运行过程中受牵引供电系统的约束作用,因此搭建了牵引供电系统模型及列车模型,并基于牵引供电系统仿真模型分析了节能坡、减轻列车质量和提高牵引电动机效率等节能措施的节能效果,供城轨列车节能优化运营参考与借鉴.     

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。     

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。