基于静止无功发生器的双流制牵引供电系统控制策略

基于静止无功发生器的双流制牵引供电系统可用于交直流供电系统并存的供电区段,也能为多制式机车提供出厂试验,减少供电设备,提高效率,并解决以负序为主的电能质量问题。提出双流制供电系统的结构,根据负荷的运行工况分别研究2种运行方式的基本原理,构建负序补偿数学模型并推导静止无功发生器容量的计算式。基于瞬时无功理论,研究该方案中静止无功发生器的控制策略。搭建仿真模型,仿真结果表明在不同的负荷运行工况下,双流制供电系统既能为交流负荷和直流负荷提供运行功率,也能对公共连接点处的负序进行治理,验证了补偿方案的正确性与可行性。

贯通同相供电系统建模及运行特性分析

贯通同相供电系统可以取消全线电分相,实现牵引网不间断供电,对贯通同相供电系统进行建模和运行特性分析能够为系统的设计和优化提供理论依据。构建同相牵引变电所模型;建立能够灵活模拟不同拓扑结构和不同运行状态的贯通同相供电系统的链式电路模型;针对模型高效求解和导线载流量校验需求,提出一种改进的导体电流间接求解方法;基于构建的模型对贯通同相供电系统在空载和负载工况下的运行特性进行分析。研究结果表明,三相电压不平衡度的计算值与理论值相等,验证了模型的正确性;与既有导体电流计算方法相比,改进的导体电流间接求解方法的计算精度无差异,计算时间缩短为原来的1/3;潮流计算能够充分反映贯通同相供电系统的穿越功率以及牵引网电压、电流等特性。

含氢储装置的同相供电系统控制方法

为实现电气化铁路节能减排、低碳发展的目的,同时解决负序、电分相的问题,文章提出了一种含氢能发电装置和储能装置的同相供电系统控制方法。首先,文章分析了系统的拓扑结构和基本原理;然后,提出了系统的协同控制策略,并在此基础上进一步分析了不同工况下系统的能量管理策略,推导同相补偿装置、氢能发电装置和储能装置的控制方法;最后,进行实例分析,通过搭建系统仿真模型从电能质量补偿效果和典型工况两方面验证所提方案的可行性和有效性,并基于实测数据分析系统运行结果,对氢储装置接入的经济性进行研究。结果表明,所提方案能够有效控制氢能发电装置和储能装置运行,改善电气化铁路耗能结构和再生制动能量利用率,同时有效解决负序和电分相问题,具有一定的经济性。

市域铁路谐波条件下埋地管道耦合模型分析

市域铁路牵引供电系统谐波电流可能导致对埋地管道的耦合干扰增大,增加管道腐蚀穿孔带来的经济损失和社会安全风险。区别于市域铁路牵引供电系统基波条件下的耦合干扰,充分考虑电流中谐波分量对埋地管道耦合干扰规律进行研究。首先,讨论牵引供电系统和埋地管道之间干扰电压的数学计算模型,分析基波条件下两者互阻抗参数和管道参数的计算方法,提出谐波条件下使用Carson-Clem公式和简化的Sunde公式会带来计算误差,并给出定量结果。构建埋地管道阻性干扰的评估方法,推导等效点大地电位的理论计算公式。然后,建立市域铁路牵引供电系统与埋地管道的耦合交流干扰仿真模型,仿真结果与计算结果一致。最后,结合某市域铁路牵引变电所电流实测结果,使用本文所建立的模型对不同谐波条件下感应耦合干扰电压和阻性耦合干扰电压变化规律进行分析。研究结果表明:管道感应耦合电压极大值随谐波电流幅值、谐波次数增大而增大,计及谐波感应时在管道感应耦合电压极大值可达仅考虑基波感应时的2倍以上。管道阻性耦合干扰电压随谐波电流幅值、谐波次数增大而增大,3个日期的数据中计及谐波感应时在钢轨正下方距泄流点1.5m处大地电位分别可达仅考虑基波感应时的111.32%、107.96%、114.50%。分析结果说明准确评估管道所受耦合干扰应充分考虑谐波的影响。

孤岛运行方式下柔性直流配网高次谐波谐振及抑制措施研究

针对孤岛运行方式下柔性直流配电网系统高次谐波谐振问题,基于电缆分布参数模型建立柔性直流配网的数学模型,推导出谐波电压增益的通用数学表达式,并对孤岛运行方式下某实际柔性直流配网系统的高频谐波谐振特性进行了分析。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建基于电缆频率相关模型—Phase模型的孤岛柔性直流配网仿真模型,实测数据验证了仿真模型的准确性,通过仿真模型证实谐波电压增益通用数学表达式的有效性。结合实测数据与仿真结果提出一种适用于柔性直流配网谐波的混合无源滤波器,并基于仿真模型对其滤波特性进行验证。仿真结果表明:混合无源滤波器不仅能有效滤除柔性直流配网系统中的高次谐波带以及特定次数的低次谐波,还会改善系统谐振特性,提高系统的电能质量。

无功补偿型贯通同相供电系统谐振特性研究

取消电分相实现铁路全线贯通后,牵引供电系统结构将发生较大改变,为预防实施贯通同相供电后谐波谐振带来的谐波放大、过电压等现象,针对贯通同相供电系统利用谐振模态分析法对系统节点导纳矩阵进行分析,通过对特征值、参与因子求解得到谐振信息。利用实测数据对理论分析进行验证,通过模态分析能够精确有效得到系统谐振频率。增加无功补偿型同相补偿装置后,探究系统的谐振点变化情况。研究当机车位置、牵引网长度、同相补偿装置中静止无功发生器(static var generator,SVG)各种参数等条件变化下整个系统的谐振点变化规律,为后续同相供电系统安全运行提供理论基础。

电气化铁道牵引负载谐波分布特征与概率模型研究

电气化铁道牵引负载是电力系统中主要谐波源之一。由于电气化铁道牵引负载受线路条件等多种因素影响而波动剧烈,因此产生的谐波也具有随机波动性。该文基于大量牵引负载谐波实测数据,对牵引负载谐波的分布特征进行了分析,并采用最佳平方逼近法对牵引负载谐波概率密度函数进行了曲线拟合,得到了牵引负载谐波的概率模型。误差分析说明得到的牵引负载谐波概率模型是准确的。建立牵引负载谐波分布模型将对分析和研究牵引负载谐波起到关键帮助作用。

同相供电系统对称补偿装置控制策略研究

在介绍同相供电系统对称补偿的基本原理的基础上 ,说明了在同相供电系统中实现对称补偿的优越性。主要论述了同相供电系统对称补偿装置的容量配置方法和控制策略。根据负荷功率因数和负序将同相供电系统中负荷分为三种情况 ,并制定相应的控制策略。在实测数据基础上 ,通过仿真进行了验证 。

谐波国家标准有关问题的探讨

通过对关于谐波的国家指导性技术文件GB/Z17625.4–2000《中、高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估》和推荐性国家标准GB/T14549–1993《电能质量公用电网谐波》进行对比研究,提出制定或修订谐波国家标准时应该注意的几个问题,包括谐波发射限值的确定、用户谐波发射限值的分配方法、电压畸变限值与电流畸变限值的关系、限值评估的方法等。

基于统计的牵引变压器典型负荷曲线分析

基于对大量实测牵引负荷数据的统计,得到了实际牵引负荷的主要数字特征,给出与实 际负荷数字特征接近的典型负荷曲线,从而使牵引变电所牵引变压器容量选择更合理、更经济。

电气化铁道牵引负荷同时系数研究

对国家标准化指导性技术文件GB/Z17625.4-2000《电磁兼容限值中、高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估》中提出的负荷同时系数进行了研究。与电力系统负荷相比,牵引负荷最大的不同点之一在于其随机波动性。本文通过大量牵引负荷实测数据统计和计算,提出了牵引负荷实际同时系数,并说明了同时系数对谐波发送限值分配具有较大影响。指出制定谐波标准时应充分考虑负荷同时系数,使谐波标准更加合理。

高速列车再生制动对负序影响研究

采用通用方法计算牵引负荷产生的负序电流,讨论单相供电和两相供电方式下处于再生制动或牵引状态的牵引负荷产生的负序电流,为高速铁路牵引供电系统设计提供参考,并基于负序变化原因给出削弱负序的建议措施。计算结果还为高速铁路牵引供电系统设计中确定负序提供一种简便的工程方法。

电气化铁道谐波叠加指数研究

对国际电工委员会第三类技术报告IEC61000 3 6《电磁兼容限值中、高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估》中提出的谐波电压叠加方法进行了研究。通过大量实测数据统计和计算发现:该报告中提出的叠加指数不完全适用于电气化铁道牵引负荷在电力系统侧引起的谐波电压叠加。本文通过对大量牵引负荷谐波数据的统计和计算给出了适用于牵引负荷谐波电压的叠加指数。通过验证,本文提出的叠加指数优于IEC报告中的叠加指数,计算结果更接近实际情况。

光伏接入牵引供电系统对电能质量的影响

提出将光伏系统作为牵引负荷电源之一,与电力系统共同给牵引负荷供电的方案。光伏系统在27.5k V侧接入牵引供电系统,分析牵引负荷特性和光伏系统输出特性,推导计算光伏系统接入前、后对电力系统侧电能质量的影响;针对不同工况对光伏接入后电能质量的影响进行仿真分析,基于实测负荷数据对光伏系统接入前、后电能质量的影响进行验证。结果表明:所研究的光伏接入方案对电力系统侧三相电压不平衡度不产生影响,对三相谐波畸变率以及功率因数的影响与接入光伏系统的大小有关。

电气化铁道牵引负荷谐波发射限值

在比较分析IEC 61000-3-6与GB/T 14549-93的基础上,讨论了谐波阻抗对谐波电压和电流限值之间关系的影响.电气化铁道牵引负荷与普通电力负荷在协议容量和供电容量的确定、谐波叠加指数和多谐波源同时系数3个方面存在差别,因此前者的谐波发射限值的分配方法也与后者的不同,建议采用IEC 61000-3-6中的3级评估法.以某电气化铁道为例,介绍了应用3级评估法评估牵引负荷的谐波发射水平的过程.

平衡接线牵引变压器同相供电下的容量设计方法

为了给同相供电系统牵引变压器容量选择提供理论依据，在既有异相牵引供电系统设计方法的基础上，分析了同相供电系统馈线电流与既有牵引供电系统馈线电流的差异，并针对既有线改造和新线建设两种情况提出同相供电系统牵引变压器容量设计方法。通过既有线和新建线路实现同相供电系统两个算例，说明新建线路和既有线牵引变压器容量可降低1～2个容量等级，并有效提高牵引供电系统运行经济性。

基于秩次回归的系统谐波阻抗分析与谐波评估方法

将秩次回归应用于系统谐波阻抗分析与谐波评估。基于系统和用户的等效电路,可获得系统谐波阻抗、背景谐波和公共连接点谐波的解析表达式。利用在公共连接点同步测量得到的谐波电压、电流数据,将系统谐波阻抗和背景谐波作为回归方程的回归系数求出其最小二乘估计。使用残差秩次得分函数得到基于秩次回归的估计函数。采用最速下降法求取基于秩次回归估计函数的极小值即可获得基于秩次回归估计,并计算出用户谐波发射水平。该方法能够克服样本中异常数据对回归系数的影响,同时对误差项无正态性分布要求。仿真结果证明了该方法的有效性和准确性。

高速铁路对邻近普速铁路电力电缆的干扰机理

高速铁路由于列车速度快、牵引功率大,且高速运行时持续取流,对与其邻近的普速铁路沿线敷设的电力电缆产生了明显的电磁干扰.为此,通过对感性耦合和阻性耦合机理分析,研究高速铁路对电力电缆感应电压的干扰机理;运用CDEGS软件建立高速铁路对电力电缆电磁干扰仿真模型,总结电力电缆感应电压影响因素;基于计算结果对仿真模型进行验证.结果表明:在邻近情况下,电力电缆感应电压与牵引负荷、电力电缆、土壤结构参数有关;其中,平行长度、负荷电流、土壤电阻率和短路电流对电力电缆感应电压有显著影响;高速铁路与普速铁路之间应根据电缆长度的不同设置合理的防护距离,且采用中点接地和单端接地方式能有效地降低电力电缆感应电流.

组合式同相供电变电所主接线可靠性评估

采用贝叶斯网络法对组合式同相供电牵引变电所主接线可靠性进行评估,并提出改善牵引变电所主接线可靠性的措施。结合组合式同相供电牵引变电所自身的结构特点,建立相应的基于故障树的贝叶斯网络。然后结合实际的山西沙峪牵引变电所主接线进行分析,计算出山西沙峪牵引变电所主接线可靠性指标结果,并且能够有效地找出变电所供电的薄弱环节。然后从薄弱环节入手,提出改善组合式同相供电牵引变电所可靠性的措施。

V型接线牵引变压器运行方式研究

本文中作者以Vv接线牵引变压器为例,确定不同运行方式下铁心磁场分布,分析了变压器的环流、绝缘、保护、负载及过负荷能力。