高铁电力系统供电可靠性研究

高铁电力系统供电是否可靠直接关系铁路运输能力和运输秩序,为提高高铁电力系统供电可靠性,对近三年来高铁电力设备故障典型案例进行分析,结合广西沿海高铁电力系统运行维护中发现的一系列影响供电的突出问题,提出从电力系统设计源头提高供电可靠性的对策,通过电力设备设立防火分区、接地装置改造、电缆中间接头运行环境改造、电力系统结构和防护设施优化、增设应急供电发动机等措施,保障了高铁电力系统供电的可靠。

基于ICEEMDAN与Teager能量算子的牵引供电系统谐波检测算法

针对传统的谐波检测算法无法分析牵引供电系统中的非线性、非平稳谐波的问题,文章提出一种基于改进自适应噪声的完整集合经验模态分解(ICEEMDAN)与Teager能量算子(TEO)相结合的谐波检测算法。其先将待测信号经ICEEMDAN得到一组固有模态函数(IMF)分量,再通过筛除虚假分量,得到真实的IMF分量;然后,对各个IMF分量进行Teager能量算子(TEO)解调,得到谐波分量的幅值与频率随时间变化的图像。经分析得出,ICEEMDAN作为希尔伯特-黄变换(HHT)中的重要步骤经验模态分解(EMD)的改进算法,相较EMD的其他改进算法,其抑制模态混叠的效果最佳,并具有良好的自适应性,在处理非线性非平稳信号时有着很好的表现;而TEO能准确检测出谐波的瞬时幅值与频率,并快速响应信号的变化。通过构造牵引网特性中的谐波信号对该算法进行仿真分析,结果显示,分析稳态电流谐波时,幅值与频率的平均检测误差分别为3.56%和1.74%;分析暂态电流谐波时,幅值与频率的平均检测误差分别为3.39%和2.44%。这表明文章所提算法能够对牵引供电系统谐波的幅值与频率进行准确的检测,并可以准确定位谐波信号的突变点。

基于模块化多电平换流器的牵引供电系统电能质量治理方法

针对铁路牵引供电系统高压大功率的特点,基于模块化多电平换流器(MMC)设计了两相三桥臂功率调节装置,以消除铁路牵引供电系统中负序、无功功率及谐波电流。分析了机车负载电流在旋转坐标系下的特点,使用了一种基于二阶广义积分器及直流积分器的信号提取方法,可以快速地得到功率平衡及无功功率、谐波消除的补偿信号。设计了静止坐标系下基于MMC的两相三桥臂铁路静止功率调节装置的控制系统,最终,通过实时数字仿真系统(RT-Lab)进行实时仿真及样机实验,验证了算法的有效性及系统的补偿性能。

静止坐标系下铁路电能质量控制系统控制策略

为实现电气化铁路负序和无功综合治理,建立了基于V/v变压器的铁路电能质量控制系统(V/v-railway power quality manage system,V/v-RPQMS)。结合比例谐振(proportional resonant,PR)控制器的特性,设计了V/v-RPQMS控制策略。研究表明:该方法通过将同步坐标系下的有功电流和无功电流分量转换到静止坐标系下进行调节,能实现V/v-RPQMS有功、无功功率的独立调节以及有功功率快速双向变换传输;与采用比例积分(proportional integral,PI)控制器的矢量控制相比,该策略避免了多次坐标变换,简化了控制算法;控制模型不存在耦合项和前馈补偿项,提高了系统的鲁棒性。仿真和实验结果表明所提控制策略性能良好,能显著改善V/v牵引供电系统电网侧电能质量。

变电站电能质量监测系统研制

BDC- 5型变电站电能质量监测系统为基于计算机技术和现代测试技术的虚拟仪器 ,适用于单、三相电力负荷特性测试及变电站三相电能质量测试。本文主要介绍该系统的基本构成、硬件和软件设计以及在工程中的应用。

城市轨道交通2种供电方式下供电系统功率因数分析

针对城市轨道交通供电系统无功功率过补偿问题,建立集中、分散2种供电方式下的供电网络模型,基于节点电压法,给出用于轨道交通供电系统功率因数分析的简化算法,并分析2种供电方式下不同负载率、不同0.4 kV母线功率因数对整个供电系统功率因数的影响。计算分析表明:在集中供电方式下,由于电缆线路长、电压等级高、无功功率返送现象严重,并难以通过调整0.4 kV母线功率因数避免返送无功功率,因此需要在主变电所35 kV母线上并联无功功率补偿装置,以吸收电缆产生的容性无功功率;在10 kV分散供电方式下,因为电缆线路短、电压等级低,返送无功功率现象较轻,所以可通过调整0.4 kV母线功率因数解决无功功率返送问题。

新型电气化铁路电能质量管理系统

为改善高速牵引系统电能质量及运行效率,提出一种新型电气化铁路电能质量管理系统。依托于常规背靠背电气化铁路电能质量治理装置,将回馈工况与牵引工况统一归入电能质量补偿范畴,解决了一次侧功率因数低、电流不平衡度高等基波电能质量问题。将机车回馈能量送至电网或其他机车利用,避免了使用能耗电阻引起的不必要损耗或增大投资安装储能装置。基于实测数据,在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型。仿真结果表明,系统运行后三相电流不平衡度明显减小,功率因数有大幅提高,明显改善了一次侧的电能质量。同时,机车回馈工况下的能量可为其他牵引工况机车所利用,提高了系统运行效率。

一种抑制牵引网压低频振荡的网侧变流器控制策略

基于CRH3型动车组和牵引供电系统建立车—网电气耦合系统的简化模型,对牵引网压低频振荡的产生机理进行分析。结果表明:当网侧变流器控制策略为既有的瞬态电流控制策略时,因为系统中的1个极点基本位于虚轴附近,系统处于临界稳定状态,所以随着动车组开行数量的增加很容易引发牵引网压低频振荡。为抑制牵引网压低频振荡,提出多变量极点配置的网侧变流器控制策略,即通过对系统状态量的反馈控制,实现对系统极点的直接配置,从而在保证网侧变流器正常运行的同时,避免牵引网压低频振荡现象的发生。通过所建立的系统简化模型对多变量极点配置的网侧变流器控制策略进行仿真试验,验证了该网侧变流器控制策略抑制牵引网压低频振荡的有效性。

交直交电力机车与牵引网谐振故障原因分析与措施

针对因电力机车引发高次谐波造成机车和接触网故障的情况进行地面和车上谐波测试,对测试结果进行分析并制定应对措施,对高次谐波造成的机车故障和供电设备故障起到较好的治理作用。最后对机车源头治理、供电方案优化、联合分析、机车上线前测试等工作提出具体建议。

基于MRPC的电气化铁道谐波治理技术研究

针对当前我国电气化铁路处于新旧技术的交替阶段、交直机车与交直交机车(动车组)混跑、牵引供电系统谐波含量丰富的情况,介绍了国内外电气化铁路谐波治理技术,重点介绍了指定次谐波电流分频控制研究现状;从电气化铁路的供电特点,分析低次、高次谐波分布;研究了以模块化多电平变换器为主电路拓扑的铁路功率调节器的谐波抑制技术,并将其与无源高通滤波器相结合,提出一种适用于牵引供电系统的谐波抑制策略,实现指定次谐波与高次谐波的抑制。在RT-LAB平台下搭建了仿真模型,仿真结果验证了该控制策略的可行性。

牵引变电所电能质量测量数据分析

功率因数低是电气化铁道迫切需要解决的问题 ,无功计量“反送正计”,使得电气化铁道牵引负荷的功率因数大幅下降。对此 ,文章以几个牵引变电所的电能质量测量数据为依据 ,对其原因做了详尽的分析 ,得出结论 ,并提出了建议。

世界高速电气化铁道电能质量现状及治理措施

介绍了国际高速电气化铁道电能质量的现状、有关标准和改善电能质量方面的进展。探讨了我国为提高电能质量在接入系统电压等级、短路容量、供电方式、变压器类型、机车类型、接触网设计等方面应该采取的措施,在已运营电气化铁道上如何通过在机车侧、牵引变电所和公共连接点加设补偿滤波装置以及合理安排行车调度等方式来改善电能质量,并应考虑同相供电和高压直流供电等新型的供电方式。

25Hz电源控制系统的设计

介绍 2 5Hz静止逆变电源系统的控制原理及其实现手段 ,给出了样机试验结果 ,实验证明系统具有良好的性能。

洛阳东牵引变电所电能质量初步评价

电力机车运行对电网造成的污染一直是影响我国电气化铁道发展的因素之一 ,结合我国国情开展综合治理研究及工程实践已属当务之急 ,电气化铁道电能质量测试评价则是其中一项长期的基础工作。西南交大与洛阳供电段技术人员根据实测统计结果 ,对洛阳东牵引变电所电能质量进行初步评价。

京沪线南翔牵引变电所有源无源混合补偿方案

介绍了采用低压侧两相式有源与无源混合补偿方案,可以有效降低补偿装置的补偿容量,减小补偿装置的体积,并将该方案实际应用于工程实践,仿真结果验证了补偿方案的正确性与有效性,该装置已投入运行,为新补偿方案在国内推广应用奠定了基础。

基于带电有效系数的空载电流选取方法研究

提出了一种基于带电有效系数继而得到牵引动力负荷空载时供电臂电流大小的方法,推导得出离散数据中带电有效系数与牵引动力负荷空载时供电臂电流取值的计算关系,并进行电能质量分析。通过实际算例中功率因数、谐波电流含有率指标表明,依该电流去除空载时刻测量数据,能够做出更客观的牵引负荷电能质量评价。

铁路信号供电的可靠性探讨

通过对目前铁路信号供电中存在问题的分析,论述了电源内的高次谐波、双电源回路同时停电、单电源回路故障停电对信号系统的影响,介绍了采用交直交电源装置使用效果,为电化区段、非电化区段,单、双回路供电提供可靠电源的技术方案。

电气化铁路电能质量的综合治理

介绍了电气化铁路负荷的特点及其对电力系统的影响,对采取电能质量综合治理的必要性和国内外采取的相应治理措施进行了分析,结合我国国情,提出了一种高性价比的综合治理电气化铁路电能质量的方案。

宽频电能质量综合治理装置研究

铁路变电所低压配电系统受原边牵引网负荷和次边充电机、空调等负荷影响,高次谐波、低次谐波、无功和负序电流问题同时存在,电能频率范围宽、种类复杂。本文提出一种将无源高通滤波器和传统APF相结合的宽频电能质量综合治理方案,高通滤波器主要滤除高次谐波,APF对低次谐波、无功和负序进行补偿。工程应用和实际测试验证了该装置在宽频率范围进行电能质量治理的有效性。

关于谐波治理可行性的认识

在谐波方面,对用户谐波电压限制通常放在重要位置。实测数据显示在某些情况下,牵引变电所使用滤波器可能难以在谐波电压指标方面取得预想的效果。在谐波治理方案论证时,方案的有效性应给予足够的重视。