电铁牵引供电系统的谐波仿真模型分析

在分析了现有牵引供电系统仿真研究的基础上,利用PSCAD/EMTDC仿真软件对电铁牵引系统进行建模,该模型由牵引变压器、电力机车、谐波检测系统构成。同时利用FFT谐波检测方法对所建模型进行测量,包括谐波总畸变率、谐波含有率。通过理论与仿真结果比较分析,验证了其正确性,且能够满足牵引供电系统的电气分析要求。     

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。     

光伏接人牵引供电系统谐波交互影响及其适应性分析

为了分析光伏接入牵引供电系统的谐波交互影响及其适应性,基于谐波传输理论,建立了系统谐波电流分析模型;利用MATLAB/Simulink搭建了光伏-全并联自耦变压器牵引网-动车组耦合系统的联合仿真模型,并验证了模型的准确性;在此基础上,分别针对牵引侧、光伏侧的动态工况进行仿真,对比分析了光伏接入前/后系统谐振及谐波放大特性、牵引网稳态电压分布、不同母线侧谐波电压/电流畸变情况以及光伏逆变器的耐受能力。通过实测数据对牵引供电系统接纳光伏的能力进行算例分析,结果表明:当光伏的装机容量较小时,光伏发电系统与牵引供电系统之间谐波的交互影响较小,两者均表现出较好的适应性。     

基于电容器投切法的牵引供电系统谐波阻抗测试分析

针对牵引供电系统供电拓扑结构复杂、系统等效阻抗难以精确计算等特点,提出基于电容器投切法的谐波阻抗测试方法。并联电容器开关闭合的过程可以等效为一个谐波源向系统注入谐波电流,基于此建立了阻抗测试系统用于处理拓扑结构特殊的牵引供电系统,该阻抗测试系统由27.5 kV/380 V的变压器、电容器、开关和负载阻抗组成。考虑到现场测量中存在背景谐波、噪声等干扰,利用波动量法和小波分层算法对采集信号进行处理。基于Simulink仿真平台搭建牵引供电系统阻抗测量模型,仿真及误差分析结果验证了所提方法能有效地测量牵引供电系统的谐波阻抗。     

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。     

基于有源滤波器自适应阻抗重塑的高速铁路谐波谐振抑制

针对电力机车和牵引网阻抗参数耦合所引起的牵引供电系统的谐波谐振现象,首先基于阻抗分析法建立了有源滤波器、电力机车和牵引网的小信号阻抗模型,使用广义奈奎斯特判据分析了牵引供电系统谐波谐振的机理以及有源滤波器对牵引供电系统谐波谐振的影响。其次,提出一种基于阻抗重塑的牵引供电系统谐波谐振抑制方法,通过并网点电压前馈的方式在有源滤波器中引入虚拟阻抗,并利用自适应参数设计提升了虚拟阻抗对动态系统的适应性。最后,在Matlab/Simulink中搭建了“牵引网-电力机车-有源滤波器”统一仿真模型,验证有源滤波器的自适应阻抗重塑对谐波谐振抑制的有效性。     

枢纽牵引供电系统谐波特性分析

针对枢纽牵引供电系统严重的谐波问题,基于实测数据进行剖析、分类,建立枢纽牵引供电系统数学模型,并结合实测数据建立牵引负荷非耦合谐波诺顿模型。最后,仿真分析了多种枢纽牵引供电系统实际运行工况,得到了其谐波特性。     

地铁牵引供电系统接入对电网电能质量影响分析

首先介绍了某地铁牵引供电系统的结构、特点及牵引供电方式,对电力机车、牵引网、电缆构成的牵引供电系统进行详细地仿真建模,分析计算了各种运行工况下牵引供电系统的谐波电流水平。最后针对不同系统阻抗下110 kV电缆可能引发谐波电流放大的风险进行了评估。     

高速铁路牵引网谐波谐振模型及谐振特性研究

数字化仿真是研究牵引供电系统谐波谐振问题的重要手段,建立准确的仿真模型对谐波谐振问题有重要的意义。以AT供电方式为例,应用自然切割的思想分析牵引网的网络结构,结合多导体传输线理论,通过计算分布参数下多导体传输线系统的传输参数方程提出针对牵引网谐波谐振研究的不对称π型等效模型。在此基础上比对实测结果和仿真结论,验证模型的准确性,并归纳总结了牵引供电系统谐振频率、过电压和过电流等谐波谐振特性。     

基于谐波耦合机理的V/v接线牵引供电系统谐波阻抗辨识方法

随着交–直–交型电力机车的广泛运用,高次谐波引发的牵引供电系统谐振严重威胁电气化铁路安全运行,系统谐波阻抗是研究谐振机理及治理措施的关键参数,但提高谐波阻抗辨识精度具有较大挑战性。该文以V/v接线牵引变压器为算例,提出一种基于谐波耦合模型与谐波阻抗解耦的牵引供电系统谐波阻抗辨识方法。首先,推导不平衡牵引变压器两侧谐波的交互影响,建立牵引供电系统谐波耦合模型。然后,利用复独立分量分析法对谐波耦合模型进行解耦,分离出系统侧与负荷侧谐波阻抗,进而求得牵引变压器端口的总谐波阻抗。与几种传统算法的仿真对比表明,提出的方法在宽频域系统侧与负荷侧阻抗幅值相对大小波动性较强时、背景谐波较大时仍然适用;运用现场实测数据的辨识结果表明,所提方法能准确找到实际系统的谐振频率。     

新型双边供电系统谐波谐振特性分析

为研究双边供电系统的谐波谐振发生机理,介绍了一种在牵引馈线串接电抗器的新型双边供电系统的结构与工作原理,通过建立系统谐波沿牵引网传输的数学模型,分析了系统谐振发生机理,通过搭建系统仿真模型,研究了在不同条件下新型双边供电系统的阻抗频率特性以及高次谐波电流在牵引网中的传输特性。分析结果表明,牵引网长度越长,新型双边供电系统的谐振频率越小;当注入与系统谐振频率相近的谐波电流时,系统将发生谐振现象,谐波电流向两侧牵引变电所传输过程中均发生严重放大。     

高速铁路牵引供电系统谐波及其传输特性研究

随着高速铁路的高速度、大容量、高密集网络化发展,高速机车引起的牵引网谐波放大、谐振问题越发严峻.为考察牵引网谐波传输特性,在分析谐波传输理论的基础上,利用Matlab/Simulink建立通用的高速动车组(electric multiple unit,EMU)与牵引网的联合仿真模型,通过对高速动车组的不同工况和不同出力下的谐波特性进行仿真分析,验证了模型的正确性.在联合仿真模型的基础上,分别针对机车位置固定、不同机车位置和不同牵引网长度3种情况下的谐波电流传输特性进行仿真分析,结果表明:联合仿真模型较恒电流源模型、恒功率源模型更符合牵引供电系统的实际.该研究结果对降低和避免牵引网谐振带来的危害有一定的参考价值.     

高速电气化铁路供电系统电能质量仿真研究

基于Matlab/Simulink,同时结合石郑高速铁路工程实际,建立了包括CRH2动车组、牵引网、V/x接线牵引变压器和AT变电所等在内的典型高速铁路供电系统。分别从CRH2动车组谐波特性、牵引网对谐波放大作用及高速铁路供电系统负序与不平衡等多个方面研究了高速铁路供电系统对电网电能质量的影响,对比分析了CRH2动车组的高次谐波电流频谱丰富、负序影响大等不用于普通交直型电力机车的特点。通过比较分析仿真结果,验证了所建立的高速铁路供电系统仿真仿真模型的有效性,能够满足高速铁路供电系统的电气分析。     

考虑电气化铁路谐波特性的无源滤波器设计

为避免牵引供电系统的谐波传递到上级系统变电站,对公用电网电能质量造成不利影响,提出一种安装在牵引站的无源滤波器设计方案,治理牵引供电系统的谐波向系统变电站的传递问题。基于系统变电站实测数据,设计单调谐滤波器用以滤除低次谐波兼具无功补偿功能,设计过程中考虑了滤波器参数偏差以及系统阻抗变化等因素的影响;设计阻波高通滤波器用以抑制高次特征谐波和谐波谐振,设计过程中考虑了系统频率偏差以及电容器偏差、故障下对阻波高通滤波器阻抗特性的影响。基于PSCAD车网源联合仿真模型,模拟牵引供电系统的特征谐波和谐波谐振以及牵引站的谐波治理过程,仿真结果表明,所设计的无源滤波器能有效抑制特征谐波和谐波谐振。     

不同牵引变压器接线方式的应用研究

选择某地区实际电网,建立了典型牵引供电系统和公用电网的PSCAD/EMTDC仿真模型,所谓典型公用电网,是指通过大量的资料搜集和整理,得到的电能质量问题突出,特别是电气化铁路负荷较重,且电网结构比较薄弱的某地区电网.采用上述仿真模型进行仿真,得到变电站母线谐波情况,将仿真结果和实际测试数据进行了对比,仿真结果表明所建立模型可以很好地反映牵引供电系统的谐波情况和负序影响等.验证了所建立仿真模型的可靠性.利用所建立模型详细分析了不同接线牵引变压器对公用电网产生的谐波和负序影响,并从谐波、负序等电能质量污染因素和经济因素综合评价,得到Scott接线和阻抗匹配平衡牵引变的综合性能最好.仿真分析结果具有较高的可信度和工程参考价值.     

轻轨供电系统谐波的测量与仿真分析

轻轨供电系统采用直流牵引,具有波动性强、系统谐波含量丰富等特点,极可能威胁到电力系统的安全稳定运行.本文研究轻轨供电系统在不同运行状态下对公共电网谐波的影响规律.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.以此模型为平台,...     

高速电气化铁路供电系统电能质量仿真研究

基于Matlab／Simulink．同时结合石郑高速铁路工程实际．建立了包括CRH2动车组．牵引网．V／x接线牵引变压器和AT变电所等在内的典型高速铁路供电系统。分别从CRH2动车组谐波特性．牵勇网对谐波放大作用及高速铁路供电系统负序与不平筏等多个方面研究了高速铁路供电系统对电网电能质量的影响．对比分析了CRH2动车组的高次谐波电流频谱丰富．负序影响大等不用于普通交直型电力机车的特点,通过比较分析仿真结果。验证了所建立的高速铁路供电系统仿真仿真模型的有效性。能够满足高速铁路供电系统的电气分析。     

基于PSCAD/EMTDC的牵引供电系统仿真模型研究

在分析了现有牵引供电系统仿真研究的基础上,针对其模型复杂、不易实现的弊端,提出采用已有仿真软件实现牵引供电系统的电气特性分析。利用PSCAD/EMTDC对牵引供电系统的典型元件进行建模,分别对Scott接线牵引变压器的AT供电方式以及V/v接线牵引变压器的带回流线的直接供电方式两种应用广泛的牵引供电系统进行了仿真分析,重点研究了两种供电方式下牵引网的网压水平,通过比较仿真结果证明所建立的牵引供电系统仿真模型的正确性,该模型能够满足牵引供电系统的电气分析要求。     

高速列车再生制动工况时牵引供电系统谐波传输特性分析

电气化铁路牵引负荷是电力系统中的主要谐波源之一,再生制动时高速动车组作为特殊情况下的牵引负荷带来的谐波问题更加突出。在建立高速动车组和全并联自耦变压器牵引网模型的基础上,仿真分析了高速动车组牵引工况和再生制动工况时牵引供电系统中的谐波特性及其传输情况,并从理论上分析了谐波传输的机制。结果表明,高速列车再生制动工况时会在牵引网供电系统中引起更大的谐波畸变,但谐波的放大趋势与动车组的工况无关,当某次谐波的频率与牵引网的结构相匹配时,则会在系统中出现谐振现象。     

高速铁路贯通供电系统及其谐波特性研究

针对电气化铁道牵引供电系统存在的负序、谐波、无功及机车过电分相问题,提出了新型的基于三/单相交直交变换器的贯通供电系统,与同相供电系统相比,能彻底取消电分相,实现电气化铁路内部的同相联网,消除或大大减轻对电力系统的电能质量影响.在贯通供电系统下,本文建立了牵引网-机车联合仿真模型,验证了方案的可行性,并分析了CRH5动车组的谐波特性,为抑制牵引网谐波电流放大,避免车网系统谐波谐振提供了理论依据.