直流牵引供电系统地面储能装置建模与仿真分析

地面储能装置在城市轨道交通牵引供电系统中有较为广阔的应用前景。该文建立了地面储能装置的通用计算模型,提出一种基于滞环算法的变电所多状态切换策略,给出不同工作状态下等效电路的求解方法,并分析了储能装置与整流机组协同输出时的电流分配关系。在此基础上设计的直流牵引供电计算双层迭代算法具有迭代速度快的特点。该文提出一组评估储能装置节能稳压效果的指标,针对广州某地铁线路进行不同发车间隔下的算例研究。全线安装储能后牵引网电压有明显改善,再生制动能量回收率从56.4%提升到95%以上,全线牵引变电所节能率可达12.1%。仿真结果表明,储能装置在地铁牵引供电系统中具有良好的节能、稳压效果。     

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。     

城市轨道交通再生制动能量技术研究

轨道车辆再生制动能量的吸收装置是城市轨道交通系统的重要组成部分。分别对电阻耗能型、电容耗能型、飞轮储能型和逆变回馈型这几种类型的城市轨道交通车辆再生制动能量吸收装置的构成及其工作原理进行了分析,并比较了这几种类型装置的优缺点。     

基于旁路直流回路的城轨交通再生制动能量调度研究

城轨交通已成为城市耗能大户,提升列车再生制动能量的利用率对降低牵引能耗具有重要的意义.该文在分析接触网阻抗影响列车间再生制动能量传输机理的基础上,提出一种基于旁路直流回路的城轨交通再生制动能量管理与利用新思路,建立了一种基于电力电子变换器的旁路直流回路拓扑及其控制策略,并采用情景分析法开展了可行性及有效性验证.案例研究...     

计及多端口直流潮流控制器的直流电网潮流计算

基于含模块化多电平换流器的多端口直流潮流控制器(MDCPFC)的工作原理,提出了一种计及MDCPFC的直流电网潮流计算方法。该方法将加装的MDCPFC用安装支路端点的节点注入功率的修正量来表示,使得运算简便,从而提高了运算效率。以舟山五端柔性直流工程为例,通过对比加装MDCPFC直流电网的潮流计算结果与PSAT软件计算结果以及加装2个直流潮流控制器的计算结果,验证MDCPFC的控制效果更好。     

城市轨道交通直流暂态短路计算

分析了直流牵引供电系统暂态短路过程,从系统角度构建了暂态短路计算模型.结合工程应用,开发 Tran-ShortCalcu进行暂态短路计算,并搭建 MATLAB/Simulink直流牵引供电系统模型进行仿真计算.     

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...     

考虑直流潮流控制器的直流电网分析方法

提出了一种含有直流潮流控制器的直流电网分析方法,考虑了直流潮流控制器以及换流站的控制对直流潮流的影响。通过理论计算,分析了直流潮流控制器对潮流控制的灵敏性,研究了其对直流电网潮流布局产生的影响。利用PSCAD/EM TDC仿真软件搭建了CIGRE B4-58直流测试系统,证明了所提分析方法的正确性。     

计及再生制动能量的铁路潮流控制器功率柔性分配方法

为了以更高的性价比实现牵引供电系统（RPS）并网性能的提升,提出一种计及再生制动能量的铁路潮流控制器（RPFC）功率柔性分配方法,所提方法旨在确保系统满足并网指标的前提下降低RPFC的设计容量,能够同时适用于RPFC的前期设计与实时控制。首先,建立包含RPFC的V/v牵引供电系统数学模型,推导了RPFC两侧变流器补偿功率与一次侧功率因数间的数学关系;然后,在计及再生制动能量的前提下重点讨论了不同补偿目标及补偿模式对RPFC两侧变流器补偿功率的影响,并基于实测负荷数据的功率因数-功率（PF-P）分布特性提出一种精准模拟两相负荷的方法,为RPFC的设计提供指导,在保证系统能满足相关并网指标的前提下,设计计及再生制动能量的RPFC功率柔性分配方法;最后,利用实测负荷数据对所提方法的性能进行了验证。     

非隔离型地铁机车工况模拟能量回馈系统

提出一种基于升压单元和降压单元级联结构的非隔离型地铁机车工况模拟能量回馈系统,模拟地铁机车负载的典型运行工况与能量回馈过程。在升压单元和降压单元级联结构负电位线的不同位置串入2个二极管,并据此提出相应的占空比控制策略,实现两单元输入输出电流解耦。为验证模拟系统理论的正确性与控制策略的可行性,搭建传统牵引供电系统的数字仿真平台。仿真结果表明,模拟系统能够正确实现地铁机车负载的典型工况与能量回馈过程,因而在城市轨道交通牵引供电系统的相关研究中具有良好的应用前景。     

新型SERapid牵引配电直流开关柜

针对当前轨道交通建设需求,推出符合中国市场的新型SERapid牵引配电直流开关柜系列。根据直流开关柜的不同柜型,分别介绍了进线柜、馈线柜、联跳柜和回流柜的技术特点和性能,包括各种保护、测量、控制、通信、闭锁、联跳和操作功能的实现方式,还介绍了各种柜型中用到的关键元器件性能特点以及各种柜型的结构特点。最后,介绍了直流开关柜与外围设备如变电站综合通信管理单元、钢轨电位限制装置等的配合问题。     

城轨交通混合型再生制动能量利用系统及其控制策略

针对城轨交通再生制动能量利用问题,结合城轨交通供电系统负荷特性,提出一种含能馈系统与储能系统的混合型再生制动能量利用系统及其控制策略。结合城轨交通供电系统架构与负荷特性,提出混合型再生制动能量利用系统拓扑结构并分析其运行原理。以充分利用再生制动能量为目标制定系统能量管理策略,实现在多种运行模式和运行工况下的功率潮流管理。提出计及牵引网母线电压控制和系统动态功率分配的分层控制策略。通过仿真分析验证所提系统及其控制策略的正确性和有效性,并借助相关技术指标和经济性指标对不同再生制动能量利用方案进行对比。结果表明,所提分层控制策略能协调控制系统按需回馈、存储/释放再生制动能量,实现城轨交通再生制动能量高效利用,并有效抑制牵引网母线电压波动;同时,所提混合型再生制动能量利用方案能较好地兼顾技术效果和经济性,相比储能方案和能馈方案有一定优势,可作为城轨交通再生制动能量利用方案的选择之一。     

城市轨道交通牵引供电PWM变流器的研究

研究采用一种多通道PWM变流器实现城市轨道交通牵引变电站的降压变流功能,为轨道交通车辆负载提供电能的同时能够向电网回馈车辆的再生制动能量,维持直流供电电压的稳定.该变流器各通道通过移相变压器叠加(即阶梯波合成技术)来实现谐波抵消,因此该变流器能在非常低的开关频率下实现能量双向传递.并且交流电流谐波含量低、滤波容易、输入功率因数高.另外,该变流器采用旋转坐标系下的解祸控制和瞬时值闭环控制技术,实现了良好的动态性能.最后通过实验验证了该变流器的稳态和动态性能.     

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。     

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。     

轨道交通直流1500V系统保护及双边联跳调试

根据上海轨道交通的实际情况,简要介绍了轨道交通直流牵引系统的原理和构成,直流牵引系统继电保护的构成,双边联跳构成、原理以及双边联跳的实际构成方式,并对双边联跳的调试提出了一些方案和建议。     

南京地铁供电网络交直流潮流计算

通过直流网络、交流网络处理和交直流迭代,对地铁这一特殊负荷给出了较全面的分析步骤。详细分析了固定拓扑法、线性化友网络法等涉及到的关键技术。最后将仿真结果与实测数据比较,所编程序对地铁观光试运行的仿真结果与实例数据基本吻合,可为南京地铁的运行与供电网络间的互相影响研究提供有效的手段。     

考虑轨地回路分布式参数的直流牵引供电系统双端稳态故障测距算法

针对城市轨道直流牵引供电系统短路故障定位困难的问题,提出了一种考虑轨地回路分布式参数的双端稳态故障测距算法.在发生短路故障后,利用故障区间相邻牵引变电所馈线直流开关柜的测试电路将直流牵引网电压施加在接触网与钢轨之间,利用2次测量的牵引网端口电阻进行故障测距.在考虑钢轨-大地两层回流结构的基础上,对分布式参数的轨地回路进...     

基于ECP的轨道交通直流牵引供电系统开关状态评价算法

建立1500 V直流开关柜状态评价模型对地铁的安全运行具有重要意义。为此,依据DC1500 V直流开关柜运行原理及其运行过程中体现的指标量,以断路器信息为主,结合配件信息和柜体信息,建立其状态评价指标体系,对直流开关柜功能状态进行综合评价。状态评价算法以熵-突变级数(Entropy-Catastrophe Progression, ECP)法为基础,以信息熵取代主观权重,避免了评价过程中主观因素的干扰,使得设备信息能更直接地影响评价过程,并依据云模型进行指标模糊化,充分考虑了指标量的随机性和模糊性。状态评估模型充分考虑了影响直流开关柜运行状态的各种因素,通过信息熵能客观反映实际情况,并能在指标缺失的情况下给出合理评价。应用开关柜实际运行数据进行实例分析,验证了所提出的状态评价算法的有效性和可行性。