含分布式光伏接入的三相牵引供电系统电压协调控制方法

牵引供电系统中光伏并网逆变器普遍处于弱可控状态且缺乏多机间协调配合,为了使分布式光伏在实现牵引能耗优化的同时,主动参与牵引网电压调控,提出了用于三相牵引供电系统的电压协调控制策略。针对含光伏的新型三相牵引供电系统拓扑,分析了系统电压-有功和无功定量关系。结合分布式光伏无功裕度及协调关系,设计了3阶段分布式电压协调控制策略,根据电压灵敏度判定各节点补偿与削减优先度,实现了分布式光伏无功协调补偿及有功优化削减,达到牵引网电压主动控制。最后,通过对系统多工况下仿真,验证策略有效性。仿真结果表明,所提协调控制策略在三相牵引供电系统复杂的运行工况下,能够在兼顾光伏能量利用率的同时,增强系统电压调控能力,解决牵引网电压越限问题,并有效降低牵引网损耗。研究通过有效利用光伏支撑牵引网电压,为机车的安全、高效运行提供保障。

场路耦合的直流牵引供电系统杂散电流扩散模型

场路分离的杂散电流计算中,电阻网络模型的钢轨对地过渡电阻参数受地电位分布计算中的道床和土壤电阻率的影响,难以准确反映杂散电流扩散分布。提出了场路耦合的仿真模型,通过对直流地铁回流系统中的空间及导体结构进行区域等效,以直接边界元法建立杂散电流扩散场模型,获得表征杂散电流扩散分布的散流系数矩阵与散流互阻矩阵并进行存储;将直流牵引供电系统等效为多时变电源集中电路,利用散流互阻矩阵对牵引供电系统等效电路进行修正,建立以列车运行图为驱动的杂散电流动态仿真模型。仿真结果与CDEGS软件对比,钢轨电位误差在2.04%以内,隧道面上电位误差在1.09%以内,仿真计算速度提升了83.32%。案例分析表明,大部分杂散电流从牵引所间距较大的区间泄漏;该线路钢轨对地过渡电阻大于3.76Ω·km时,其变化对钢轨电位峰值影响较小;当过渡电阻值大于6.94Ω·km时,钢轨泄漏电流密度小于2.5 mA/m。

含光伏和混合储能的同相牵引供电系统日前优化调度

既有牵引供电系统中以负序为主的电能质量问题以及电分相环节严重制约了其安全、高效运行,目前理想的解决方案是基于对称补偿理论的同相供电技术.通过同相补偿装置中的直流母线接入光伏发电系统以及混合储能装置,进一步实现再生回馈能量利用和牵引负荷削峰填谷,提高光伏渗透率.因此,建立了一种同相牵引供电系统优化运行模型,该模型以同相牵引变电所日运行成本最低为目标,以混合储能装置充放电策略、光伏出力以及潮流控制器功率为决策变量,尤其考虑了电网侧三相电压不平衡度约束;进一步将原始优化模型中非线性约束进行线性化处理,得到混合整数线性规划模型,并利用商业规划求解器CPLEX进行求解.算例分析结果表明:接入光伏与混合储能装置后日运行成本可节省36.45%,且三相电压不平衡度满足国标上限2%的要求.

电气化铁路牵引变电所群贯通供电系统及其关键技术

结合电气化铁路外部电源供电方式及牵引供电系统供电方式,提出一种牵引变电所群贯通供电系统,并研究相关关键技术方案。首先,根据负序补偿方式将牵引变电所群贯通供电方案分为集中式补偿和分布式补偿两类,其中,集中式补偿方案分为N模式和N+1模式。其次,针对无功型负序补偿方式,将其分为二端口和三端口补偿模式,以YNd11联结变压器为例阐述负序补偿的基本原理,并介绍集中式补偿方案的潮流控制系统。然后,介绍贯通牵引网分段保护与状态辨识技术方案。最后,探讨外部电源方案,并以某线路实测数据为例,研究树形结构下的均衡电流情况,结果表明,构成树形结构的供电方式能够最大限度实现无均衡电流供电。

电气化铁路接触网在线防冰技术研究

接触网覆冰严重影响列车运行,造成停运和经济损失,接触网防冰除冰技术是保障铁路安全运营的关键技术之一。本文提出一种基于静止无功发生器(SVG)的电气化铁路接触网工频在线防融冰方案,用于在线高效防冰融冰,以防冰为主,融冰为辅,保障列车正常运行。通过环境温度检测、接触线温度检测、网压检测控制等手段,使设置在接触网末端的SVG自动控制防冰电流。与此同时,还可控制功率因数、接触网末端运行电压,增强牵引网供电能力。仿真证明该方案能够实现防冰、保功率因数和保障电压三大功能,并且具有良好的动态响应能力。

交流电气化铁路AT供电牵引网电气分析

为深入了解交流电气化铁路AT(自耦变压器)供电网络,明确物理概念,利用基于两相对称分量变换的复合序网分析法,给出了牵引网、自耦变压器、牵引变压器、牵引负荷和电源等网络元件的序模型及AT供电网络复合序网的建立方法;定义了供电能力及其利用率,通过比较2×27.5 kV AT供电模式与55 kV AT供电模式的特点和性能,说明了供电能力与负荷供电容量需求之间匹配的重要性.仿真结果表明,基于两相对称分量变换的AT网络复合序网分析方法具有简单可行、物理概念清晰等特点.

电气化铁路飞轮储能技术研究

电气化铁路是一类负荷波动剧烈的大宗工业电力用户,牵引负荷功率峰值不仅在技术上引起以负序为主的电能质量问题,还在经济上直接关乎用户效益。根据牵引负荷峰谷特性,对飞轮储能装置变流器的控制策略及能量管理策略进行分析,提出基于牵引负荷功率来控制飞轮充放电的能量管理策略;结合电气化铁路运行图以日为固定周期的特点,以历史运行数据为基础,进一步提出利用牵引负荷统计值来选取充放电控制阈值,并对该方法下确定的阈值进行案例分析。最后进行仿真和实物验证,结果表明,由于飞轮储能装置的加入,可以减少牵引变压器的基本容量减少电费,同时也可降低负序电流与电压不平衡度,从而改善电网侧电能质量。

交流电气化铁路牵引电缆供电分析

为了实现交流电气化铁路牵引电缆供电,采用双芯电缆电磁感应原理和Carson原理,研究了电缆与接触线分流系数,分析了电缆的波阻抗和自然功率,并将电缆牵引供电的能力与自耦变压器供电进行比较.结果表明:当电缆截面积大于240 mm2时,电缆分担电流是接触线的3倍以上,表明电缆供电能力是自耦变压器供电能力的1.13～1.34倍.仿真结果表明,当供电臂延长至100 km时,线路电压质量仍能得到保证.

电气化铁路的同相供电系统与对称补偿技术

同相供电的电气化铁路特别适合于高速与重载电力牵引。该文论述实现同相供电的关键技术，重点是牵引变电所的变压器接线方式和可调对称补偿技术，提出了一种适于我国电网条件的、实现同相供电的技术方案。

牵引供电系统优化设计研究

本文论述电气化铁道供电系统优化设计的新课题。在建立牵引仿真(或牵引计算)数据库基础上,应用数学规划方法提出了寻优设计的两个数学模型:最小能损模型和最少工程费用模型,并详细讨论了以最小能损为目标函数的数学模型及算法。给出的算例表明,按寻优设计方案能有效地减少整个牵引供电系统中的功率损失(能量损失)。

城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术

在地铁、轻轨等城市轨道交通中,为了避免现行直流牵引供电系统的迷流,同时发挥其无分相的优势,提出并研究了一种交流牵引供电系统.该系统由主变电所(MSS)和电缆牵引网(CTN)构成,主变电所由单相主牵引变压器(MTT)和负序补偿装置(NCD)组合而成,电缆牵引网由双芯电缆(DCC)、牵引变压器(TT)和接触网(OCS)、钢轨(R)等构成.讨论了该系统的3项关键技术:电缆牵引网的供电原理,等效电路和输电能力,电缆与接触网的匹配技术,接触网电压等级选择等;牵引网分段供电技术,牵引网供电状态辨识方法,分布式保护与集中式保护方案等;单条线路主变电所供电方案,2条及以上线路共用主变电所的供电方案.该系统技术性能优良,经济性好,可靠性高,为地铁、轻轨等城市轨道交通提供了新的、更好的选择.

我国高速铁路牵引供电发展的若干关键技术问题

在电力电子技术迅速发展与普及应用的背景下,本文借鉴德国模式,提出一种取电于公用电网而又相对独立的牵引供电系统。它能彻底解决电能质量问题,并完全取消电分相。结合现实,本文提出最小补偿容量的同相供电方案,建议研究三相接入电力系统的平衡接线变压器,一方面便于今后同相(无分相)改造,另一方面亦能与单相变电所实现同相供电。本文在对国内外现行AT供电模式的分析和借鉴的基础上,建议建立我国新的AT供电模式。

论新一代牵引供电系统及其关键技术

与既有电气化铁路牵引变电所换相接入电力系统不同,提出新一代牵引供电系统,即在同一电力系统内实现电气化铁路无分相的同相贯通供电系统.本文讨论了与新一代牵引供电系统相关的三项关键技术:一是牵引变电所采用组合式同相供电技术,治理负序,取消变电所出口处的分相;二是新型双边供电技术,取消分区所处的分相,减小均衡电流及其对电力系统的影响,同时,调整功率因数,保证牵引网电压水平;三是牵引网分段供电与测控技术,将供电臂适当分段,运用同步测量技术,更准确、更及时地判别故障类型与部位,并把故障限制在最小范围内.文章还说明了系统的经济性和可靠性.

牵引变电所基波和谐波通用模型

牵引变电所是联结牵引供电系统和电力系统的变换单元。为揭示牵引变电所在基波特別是谐波下的拓扑结构特征并准确描述和分析牵引供电系统不对称谐波在三相系统的行为过程,本文通过系统等效变换,首次提出SCOTT、Y/△-11、V/V等几种常用结线牵引变电所的三相通用模型,从而使包括牵引侧并联补偿装置或滤波装置在内的整个牵引变电所在基波和谐波下的行为分析与三相统一起来。

交流牵引网电压调节方法及其性能分析

以提高牵引网电压水平为主要目标的电气化扩能改造中可供使用的常用调压方法有：调压变压器（ＶＲＴ），串联电容补偿（ＳＣＣ）和可调并联电容补偿（ＡＰＣＣ）。本文通过计算来分析各种调压方法的主要技术指标和经济指标。结果表明，调压幅度较小时，可采用ＶＲＴ和ＳＣＣ，调压幅度较大时，ＡＰＣＣ所具有的调压稳压、增加供电容量、节能节容、提高功率因数等技术与经济指标综合优势愈加显著，可为提速、重载等大容量扩能改造提供良好技术装备。

单调谐滤波器优化设计及滤波效果

本文提出适于电气化铁道供电系统结构和负荷特点的多次多串单调谐滤波器的优化设计方法，它以无功平衡为约束，以设备容量（或投资）最小为目标。给出了实际设计结果并计算了滤波效果。

我国铁路电气化有关新技术发展的探讨

本文分析了铁路电气化所面临的发展形势和技术需求，提出了电气化铁路今后一段时期内的主要技术发展领域与科研方向，以求与其在铁路现代化发展中的作用相适应。

关于电气化铁道的负序影响与限制问题的研究

本文结合负序限制方面的国标制定，研究了电气化铁道这种大容量单相负荷负序的产生及其在系统中传播的特点，并基于发电机和电动机的负序承受能力及我国电网的实际结构，对电压不平衡度的考核点及允许值的选取提出了作者的观点。

电气化铁路贯通同相供电AT牵引网故障辨识与自愈技术研究

贯通同相供电技术有效地解决了电气化铁路负序与电分相问题,但现有AT牵引网任一部件发生故障,都会导致整个系统失电,这将严重影响供电可靠性。提出一种适用于贯通同相供电系统的AT牵引网分段供电方案,实现分段内接触网与负馈线的独立测控,构建故障分段导向安全的自愈流程,保障非故障区段的正常运行,缩小事故停电范围。基于AT牵引网分段供电拓扑特征,结合列车与牵引网运行特性,提出混合判据的故障辨识方法,应用多端同步信息,实现故障区段和故障类型的准确辨识。通过Matlab/Simulink仿真,验证了分段供电方案与辨识方法的正确性和对各种故障场景的可靠性。

牵引变电所电气量的通用变换方法及其应用

本文给出适于各种接线方式的牵引变电所两侧电气量的通用变换关系。得出的主要结论有：（１）次边具有既不相同也不反向接线角的任意两端电气量与原边三相电气量可相互转换，其变换阵是由端口变比和接线角唯一确定的；（２）电流、电压变换阵都是实数阵。如，次边端口电压是原边三相电压的实系数的线性组合，原边三相电流是次边端口电流的实系数的线性组合，等等；（３）三相－两相变压器都是可逆的。文中还侧重讨论了通用变换关系下牵引供电系统的三相和二相等效模型及其应用。