车网耦合作用下励磁涌流对机车变流器电流频谱的影响

电力机车或动车组的车载牵引变压器在过分相合闸和弓网离线后恢复供电均会产生励磁涌流,但对于励磁涌流作用下的变流器运行特性研究不够深入。首先,从时域上分析了励磁涌流的产生机理,指出涌流会使车载变压器一、二次侧电压发生跌落,恶化变流器的输入侧电能质量;从频域上推导了涌流的频谱表达式,指出涌流含有较大的低次谐波和丰富的高次谐波。其次,给出了励磁涌流与牵引网阻抗耦合引起牵引网谐振现象的机理,结合机车的瞬态电流控制策略,给出了包含涌流、牵引网、机车控制策略在内的车网耦合数学表达式。理论分析表明:励磁涌流的激励使牵引网电压畸变,在畸变的牵引网电压作用下,变流器输出电流的主要频谱分布含有与牵引网谐振点一致的非特征次频谱,该非特征次频谱分量能够维持牵引网持续谐振。最后,基于MATLAB/Simulink搭建了系统的仿真模型,验证了理论分析的正确性。

基于车网耦合下的机车牵引变流器输出电流频谱移动现象研究

传统研究认为,牵引网谐振是由于机车或动车组所产生的特征次频谱与牵引网谐振频率点相等或接近造成的,但实际线路运行表明,在机车非特征次频谱范围内也多次发生牵引网谐振现象。该文基于机车瞬态电流控制算法下的机车电流谐波特性,给出在谐波环境下体现车网时变循环作用的数学表达式,分析牵引网由于高次谐波发生谐振时畸变的网压作用于机车整流器脉宽调制过程和机车输出电流,机车输出电流又反作用于网压的交互作用过程,使机车输出电流主要频谱分布趋势会随着牵引网谐振频率的变化向谐振点附近移动。基于仿真和实测数据,通过车网耦合下机车输出电流主要频谱从机车特征次频谱向牵引网谐振点附近移动的现象验证理论分析的正确性。

V/v接线牵引变压器高次谐波横向传递特性

牵引变压器的次边两相在基波下电气相互独立,但是在高次谐波下,实际运行表明次边两相相互影响。为研究高次谐波在牵引变压器输出两相之间的作用关系,该文推导V/v接线牵引变压器谐波横向传递模型,该模型反映了供电臂高次谐波电流通过牵引变漏抗、系统阻抗影响本相谐波电压,通过系统阻抗影响相邻相谐波电压的影响机制。进一步地,基于阻抗作用机制研究谐波的横向传递过程。基于该模型定义谐波横向传递系数描述高次谐波在牵引变压器输出两相间的横向传递程度。研究结果表明,横向传递系数与谐波次数、变压器容量、系统短路容量有关。受变压器容量影响较大,变压器容量越小,其值越大,高次谐波的横向传递程度越大。通过实测数据验证了该谐波模型的正确性。

地铁列车轴箱轴承电流测试与接地方式优化

在分析轴箱轴承电流产生的基础上,对地铁列车直接接地和串联电阻接地2种方式下的轴承电流分布进行测试,其中,直接接地方式下车体与转向架、转向架与轴端直接通过保护接地线连接,串联电阻接地方式下车体与转向架直接通过保护接地线连接,车体与轴端保护接地线间串联50 mΩ的电阻。对实测数据的分析发现,2种接地方式下全车的轴承电流与牵引电流均呈线性正相关,且串联电阻接地方式下二者的相关性更明显,但牵引电流并非影响轴承电流的唯一因素,串联电阻接地方式对轴承电流的抑制效果不佳。由此,提出动车车体经串联电阻接地、拖车车体直接接地的新型接地方式,在建立并验证轴承电流仿真模型准确性的基础上,对新型接地方式的有效性进行验证。结果表明:与原有2种接地方式相比,新型接地方式在大幅降低动车轴承电流的同时,不会升高拖车轴承电流;比较直接接地方式,新型接地方式下全车轴承电流均有明显的下降,抑制比例达30%以上。

电气化铁路混合宽频滤波器研究

为解决电气化铁路中交-直型和交-直-交型电力机车混跑产生的3~100次宽频谐波问题,提出采用由无源部分和有源部分构成的混合宽频滤波器(Hybrid Wideband-harmonics Filter,HWF)。通过对HWF拓扑结构、滤波原理及滤波特性、有源部分承受电压情况、谐波补偿系数对HWF补偿特性的影响和稳定性进行分析,研究HWF控制策略,并进行仿真和试验验证。结果表明:HWF对宽频谐波具有良好的滤波效果,能够很好地抑制无源部分阻抗与电网阻抗之间的谐振;基波谐振电路能减小有源部分的基波电压,使其适用于中高压电力系统;谐波补偿系数取值越大,HWF对谐波的抑制能力越强。仿真和试验结果验证了HWF的有效性。

牵引网短路故障下的车体电位及车体回流分布特性

牵引网发生短路故障时,短路大电流会引起列车车体电位和车体回流显著增大,进而对人身安全和车载电气设备正常工作造成威胁。为准确掌握短路工况下车体电位和车体回流的分布大小,需考虑牵引网与列车接地回路间的感性耦合。为此结合牵引供电系统分析和工程电磁场理论,推导了接地回路中传导电流及感应电流的相量表达式,从理论上证明了考虑感性耦合会增大车体电位及车体回流。利用建立的车–网–地耦合模型,进行仿真计算并与实测数据对比,得出:考虑感性耦合下的车体对轴端电位差仿真值比实测值小1.04 V,误差为8.9%;不考虑感性耦合下的仿真值比实测值小6.30V,误差为54.0%,验证了理论分析的正确性。最后利用考虑感性耦合的仿真模型进行车体电位及车体回流分布特性的研究,结果表明:车体对轴端电位差主要受短路点位置和列车位置的影响;车体对地电位主要受钢轨泄漏电阻的影响;车体回流主要受车体对轴端等效电阻的影响。

基于区间灰色证据组合模型的电能质量评估方法

为解决评估对象分界线附近数据的分类问题,本文将区间灰色聚类和证据融合理论相结合对电能质量进行评估。首先用区间型白化权函数来划分电能质量子等级,根据主客观赋权法获得指标权重。再通过区间灰色聚类得到区间聚类系数矩阵即区间证据;根据证据融合理论,将时间度与证据置信度结合的复合权重作为可靠性因子对区间证据进行融合。最后,分别通过改进的区间信度最大原则和区间信度分数对动态评估结果进行归类和排序。通过实例证明,该方法评价结果合理可靠,可以对被评估对象进行科学有效的分类和排序。

输电线路三段电流保护及重合闸实现

在Matlab仿真平台的基础上,针对输电线路的的继电保护,选取了三段电流保护,利用相间电流差突变量判据避免了因系统震荡和频率波动而引起的误动。利用傅氏算法准确地求出基频分量,滤除各种整次谐波和纯直流分量,极大提高了检测电流的精度。为了模拟系统供电的可靠性,引入重合闸,排除瞬时性故障对系统供电的影响,验证了在瞬时性和永久性故障下,保护的正确反应。