城市轨道交通贯通供电方式牵引网分段供电方案及故障辨识方法

[目的]城市轨道交通线路采用贯通供电方式时,因牵引网结构复杂且无备用,牵引网发生故障时可能会扩大停电范围,为此需要对牵引网的分段供电方案进行优化。[方法]提出了一种适用于贯通供电方式的牵引网分段供电方案。基于牵引网分段供电拓扑特征,结合车-网耦合特性,提出了分段故障、过渡段故障的辨识方法。对牵引网分段短路和过渡区短路2个故障场景的控制方案进行了分析,描述了这2个故障场景下牵引网的自愈流程,并制定了这2个故障场景对应的断路器控制方案。以广州地铁18号线牵引供电系统为例,通过MATLAB/Simulink软件仿真,验证了所提分段供电方案及故障辨识方法的正确性和可靠性。[结果及结论]该方法可有效辨识故障区段。牵引网故障断路器控制方案可为分段和过渡区提供可靠的主保护,可保证广州地铁18号线牵引供电系统稳定、高效运行。

群组双边牵引供电系统自愈重构方案研究

针对群组双边牵引供电系统发生故障后需要快速恢复供电的问题,提出了针对该系统的自愈重构方案。通过分析该系统的结构特点和互联互通属性,对故障类型进行分类,考虑禁止同一群组系统高压侧不同母线经牵引网形成合环,以及双边供电下的牵引变电所设备主备用之间的切换、开关操作最少和故障恢复后供电能力最大,给出了不同故障类型的自愈重构方案以及自愈重构结果,使故障发生后能够快速恢复供电。

关于高铁调度局界供电作业计划实施模式探讨

本文对当前铁路局集团公司管辖分界(以下均简称为局界)的调度管理现状进行了较为系统的介绍,分析了目前线路局界和供电局界呈现不一致的诸多情况,并根据现状,指出了可能引发一系列供电作业计划实施的安全隐患问题,最后提出一些具体可行的建设性意见和措施。

系统外部短路条件下机车车辆适应性试验研究

近年来中国铁路高速发展,但对于车辆系统外部短路时车网之间的暂态过程尚未开展相关研究,系统短路阻抗特征尚不明确。针对以上问题,以国家铁道试验中心环行试验线为基础,建立环行试验线接触网对地短路的数学模型,研究短路点距离对接触网短路电流的影响,并通过构建基于DDRTS仿真平台的接触网短路试验半实物仿真模型对其进行验证,检验牵引变电所馈线保护单元参数设置和动作逻辑的正确性。在国家铁道试验中心环行试验线开展关于系统外部短路条件下机车车辆适应性试验,结果表明,接触网短路瞬间大电流不流经列车,接触网短路电流不会对列车造成不利影响。

高速铁路馈线电缆雷电过电压及防护措施

高速铁路中雷电流是造成电缆绝缘破坏的一个重要因素,当输电线路遭受雷击时,雷电流将通过线路与电力电缆的连接点侵入电缆,并造成电缆主绝缘和护层绝缘的破坏。因此利用PSCAD/EMTDC软件建立单芯电缆的暂态分析模型,仿真分析了雷击点位置、避雷器、电缆护层保护器、电缆并联根数的影响。分析结果表明:雷电流幅值越大,离雷击点距离越近,雷电过电压越大;当雷击点与电缆接头处的距离小于100 m时,会在电缆线芯与护层上产生数十万V的电压,足以破坏电缆绝缘。此时需要加装避雷器与电缆护层保护器将电缆线芯和电缆护层的雷电过电压限制在其残压内,同时可以增加电缆并联根数来降低线芯电流与护层电压,以提高电缆的绝缘水平和供电可靠性。

保护接地对高速动车组接地回流的影响

保护接地方式的优劣直接关系到动车组运行性能的好坏,其研究具有重要意义。其中集中保护接地不能确保车体电位为零;而分散保护接地存在回流问题。本文分析集中保护接地的弊端机理,用PSPICE软件建立分散保护接地方式的整车接地回流模型,并结合现场实际测试结果,分析保护接地回流的分配规律,通过取消回路改进分散保护接地方式。仿真结果表明,转向架之间的回路是接地电流增加的主要原因,改进接地方式使轴端电位降低至0.2V,各保护接地的电流值小于20A且分布较均匀。

高速铁路供电系统安全性评估研究

研究目的:供电系统是高速铁路系统的重要组成部分,其安全可靠运行与铁路系统安全性密切相关。安全性评估是现代安全管理的重要一环。而我国在高铁供电系统安全性评估方面还只在定性阶段,缺乏定量评估指标和相应分析方法。本文在探讨系统安全性评估的方法、步骤的基础上将EN50126标准与铁路供电系统安全性评估相结合,分析提出了能反映系统各类风险发生概率和风险等级的定量安全性评估指标和安全性评估方法,为提高高铁供电系统的安全性管理水平提供参考。研究结论:基于事件树分析法(ETA)和改进的概率风险评估方法(LEC)相结合的安全性评估方法,对铁路供电段典型算例进行安全性定量评估分析,分别得到了各类供电设备的危险度指标和由其引发的系统安全风险等级,以及应采取的风险控制对策。说明本文提出的安全性量化指标和评估方法的有效性。

城市轨道交通牵引供电系统接触网和回流安全综述

作为城市轨道交通的主要动力来源,直流牵引供电安全至关重要。本文围绕接触网压波动、钢轨电位和杂散电流治理等安全供电技术开展系统综述。首先分析导致接触网压波动的主要原因,总结各类再生制动能量利用技术的研究现状。然后讨论钢轨电位和杂散电流的产生机理,分别系统回顾钢轨电位抑制技术和杂散电流治理技术的国内外研究进展。在此基础上,指出城市轨道交通安全供电技术亟待开展深入研究的关键问题,为安全供电技术的研究和工程化应用提供借鉴和参考。

接触网支柱接地状态对支柱二次保护设备的影响试验研究

接触网供电线的上网隔离开关发生接地短路常造成牵引变电所及分区亭二次系统故障,通过试验研究接触网支柱接地回流状态对支柱上的二次保护设备的影响。制定接触网上网隔离开关短路试验方案,试验得到接触网支柱接地回流通畅与不畅两种状态下短路对支柱二次系统的影响,测得牵引变电所二次系统各点的电压以及通过不同路径的回流电流。通过对试验结果进行分析,发现当回流路径通畅时,支柱接地极电压升差仅为35 V,不会造成二次系统损坏;回流路径断开时,短路电流在支柱基础上产生高压,暂态电压峰值达到6400 V,导致将二次设备击穿。研究发现,加热管、三孔插座和SPD是二次保护设备绝缘薄弱环节,击穿电压在2200 V左右,SPD在该情况下不能起到保护作用。

重载铁路牵引供电接触网雷电防护研究

为了减少雷电对铁路运营的影响,确保重载铁路的安全稳定运行。分析雷电对接触网的直接破坏、瞬时电压与电流冲击以及对信号设备与控制系统的影响,提出了一系列具体的雷电防护措施。这些措施包括避雷装置的设计与应用,如架空地线和避雷器的安装;雷电监测系统的建立,包括雷电预警和实时监测与数据分析;以及差异化雷电防护策略的制定,考虑到不同地理与气候条件和季节性调整与优化。在实施了综合雷电防护措施后,2023年朔黄铁路肃宁管段内因天气原因牵引共计跳闸12次,预期雷击跳闸率和实际雷击跳闸率,发现实际雷击跳闸率远低于预期值。实际雷击跳闸率仍然低于预期的每百公里每年0.5次的标准,为每百公里每年0.2次。在今后的雷电防护过程中,仍需持续关注并优化防护措施,以减少跳闸事件的发生,确保重载铁路的稳定运行。

高导电率地质区间地铁杂散电流控制技术研究

国内城市轨道交通大多采用直流系统供电,机车运行时会产生杂散电流。钢轨电位和杂散电流问题已然成为城市轨道交通的顽疾和通病,尤其是在高导电率地质和地下管线分布复杂的区间,杂散电流更加弥散,当有强电极作用时,该区域的杂散电流会呈现有规律的流动,将对输油管线、燃气管线、自来水管线、国网变电站等造成不良冲击影响。鉴于此,通过分析国内某地铁线路高导电率地质和复杂管线区间轨道电阻和杂散电流收集效果,来控制过多的杂散电流对该区域附近交流供电系统的影响。

基于物联网技术的同相供电控保装置远程控制研究

针对目前工程技术人员与运维人员对同相供电装置掌握程度不高,不能快速有效排除同相供电装置故障等问题,研究通过MCGS组态软件编程实现同相供电核心控保装置的远程监控,研发人员可根据同相供电装置系统报警信息进行远程指导,并辅助现场技术人员完成同相供电装置的调试与维护。

一种适用于较少级联模块的H桥多电平变流器最近电平逼近调制改进算法

既有的最近电平逼近调制算法(简称NLM传统算法)用于级联模块数相对较少(约为10个左右)的铁路牵引供电地面过电分相系统级联H桥多电平变流器(简称变流器)时,各子模块尤其是最后一级子模块会导致变流器输出电压波的等效面积误差较大(最大约为6%),而且其电压分辨率也会引起变流器输出电压波的等效面积误差,这些误差导致变流器调制精度降低、控制性能变差。为了解决这一问题,提出NLM改进算法,即基于输出电压波面积等效的基本思想,通过对变流器输出电压幅值附近正弦调制波的面积计算,在确定最后一级子模块投入工作的时长后再确定各子模块开始投入工作的时刻,从而实现变流器输出电压的高精度跟踪调制,并且对给定的输出功率跟踪更准确。利用Matlab/Simulink软件对NLM改进算法进行仿真验证,结果表明:NLM改进算法能够提高变流器输出电压的调制精度,其误差仅约为传统算法的20.93%,而输出电压的谐波含量仅比传统算法的增加约3.2%,使得地面过电分相系统的性能得到显著提高。

一种牵引供电系统地震灾害风险评估方法

电气化铁路牵引供电系统的安全可靠至关重要,然而部分地区牵引供电系统面临地震灾害威胁。为有效评估地震灾害下牵引供电系统的风险水平,该文首先采用蒙特卡洛方法模拟地震灾害并得到表征地震动强度的峰值加速度指标;然后通过分析系统主接线,建立系统的有向图逻辑模型,在此基础上,考虑系统停运概率、关键设备损失以及停运时间等因素定义风险指标,提出牵引供电系统地震灾害风险评估方法;最后选取西南地区某规划中的电气化铁路牵引供电系统作为算例,评估系统在地震灾害下的风险。结果表明,该文算法能有效量化牵引供电系统在地震灾害下的风险水平,可实现震后快速损失评估,为灾后抢险、应急物资调配提供参考,也可为牵引供电系统抗震规划提供理论依据。

自闭10kV系统单相接地引起过流保护动作原因分析

对保定至高碑店间自闭电力线路发生单相接地造成的过流保护动作的原因进行理论及计算分析 。

青藏铁路海拔4000m以上短空气间隙修正研究

根据在多功能人工气候室内完成的气压对短空气间隙交流放电特性影响的大量试验研究结果,系统分析了气压对短空气间隙交流放电特性的影响规律,提出了青藏铁路海拔4 000 m以上的短空气间隙修正系数。

基于智能牵引供电系统大数据平台的供电设备寿命预测研究

牵引供电设备的安全可靠运行是确保电气化铁路牵引供电系统安全稳定运行的关键。牵引供电设备在使用过程中会慢慢老化,运行时间越长,出现故障的概率越高。设备使用周期中存在一个临界点,在临界点之前,维修成本小于更换成本;过了这个临界点后,设备的维修成本大于更换成本。因此,对牵引供电设备的寿命进行预测、找到临界点成为当务之急。文中给出了牵引供电系统的数据平台的组成及架构,提出了牵引供电设备寿命预测的原理及方法,并给出了设备寿命预测实例,对开展智能牵引供电设备的寿命预测的理论和应用研究具有一定的参考价值。

一种新型车载自动过分相系统的改进设计

针对目前在应用GFX-3型自动过分相系统时机车运行所存在的安全隐患,设计出一种性能更优的系统。在此GFX-3型系统的基础上增加了GPS定位模块和时间监测模块两个冗余模块,以加强过分相定位的准确性与自动过分相的可靠性。并运用可视化软件VB 6.0编制程序创建人机交互界面,将机车运行及过分相的状态信息更直接地实时传递给司机,从而使司机能对机车更有效地操控。

基于实测数据的电铁约定最大需量选择

为了降低电气化铁路的基本电费,基于牵引负荷实测数据以基本电费最小为原则确定合同年中的约定最大需量,使得按需量计费的年度基本电费最小,与容量计费的年度基本电费相比较,选择合适的计费方式,并采用拟合及BP网络分别估计最大需量,考虑误差偏大,提出以最优加权的组合方法估计最大需量,从而以基本电费最小为原则确定约定最大需量和按需量计费的年度基本电费,其估计结果误差较小,可为电铁用户选择约定最大需量提供参考。

基于I^2C总线的电气化铁路导线磨耗仪的设计与应用

本文简要介绍了基于内部集成电路总线I2C的电气化铁路导线磨耗仪的设计与应用。在开发电气铁路导线磨耗遥测仪的过程中,通过使用I2C电路和单片机AT89C52的I/O口,可以控制DS1307、AT24C256和IC卡。这种设计方法缩短了开发周期,提高了系统的整体稳定性。