Novel predictive model for metallic structure corrosion status in presence of stray current in DC mass transit systems

The novel method to analyze metallic structure corrosion status was proposed in the presence of stray current in DC mass transit systems. Firstly, the characteristic parameter and the influence parameters for the corrosion status were determined. Secondly, an experimental system was established for simulating the corrosion process within the stray current interference. Then, a predictive model for the corrosion status was built, using a support vector machine(SVM) method and experimental data. The data were divided into two sets, including training set and testing set. The training set was used to generate the SVM model and the testing set was used to evaluate the predictive performance of the SVM model. The results show that the relationship between the characteristic parameter and the influence parameters is nonlinear and the SVM model is suitable for predicting the corrosion status.

基于GOOSE通信的城市轨道交通直流牵引供电系统双边联跳与自愈方案

[目的]城市轨道交通直流牵引供电系统的结构复杂且无备用,一旦故障将直接引发停车事故。针对传统牵引供电系统双边联跳方案在实际工程中暴露出的不足,以及直流牵引供电系统智能化程度较低的现状,需研究出利用智能化手段提高直流牵引供电系统双边联跳可靠性的方案。[方法]提出了一种基于GOOSE(面向通用对象的变电站事件)通信的直流牵引供电系统双边联跳与自愈方案。该方案在直流牵引供电系统内构建了GOOSE过程层通信网络,通过牵引变电所内及牵引变电所间各类信息的快速实时交换实现了直流牵引供电系统的双边联跳与自愈重构。对所提出的方案进行了实验室模拟与现场验证。[结果及结论]基于GOOSE通信的城市轨道交通直流牵引供电系统双边联跳与自愈方案具有更高的可靠性与实时性,且方案智能化程度较高,可进行推广应用。

基于车体接地电流的故障列车精准识别方法

针对专用回流轨直流牵引供电系统发生正极与车体短路故障时,故障列车不能被精准识别的问题,首先给出了双边供电牵引系统等值模型,其次分析了故障列车和正常列车的车体接地电流特征差异,最后提出了一种基于车体接地电流的故障列车精准识别方法。所提方法采用列车的车体接地电流幅值和方向作为故障识别判据,当其幅值小于整定值时判断列车正常,当大于等于整定值时继而采用其方向进行判断,电流为正方向的列车被判为故障车,电流为反方向的列车被判为正常车。该方法原理简单,实现方便,实用性强,采用双重判据能有效避免误判,可靠性高。通过Matlab仿真和现场试验录波验证了方法的可行性和有效性。

基于健康指数的直流断路器状态评估模型

[目的]直流断路器是地铁牵引供电系统的关键设备。为了通过采取合理的维保策略提高牵引供电系统可靠性,需准确评估直流断路器健康状态。[方法]采用健康指数表征设备整体健康状态,构建设备健康状态的综合评估模型。基于设备特征参数变化反映设备健康状态,合理选择评估指标建立设备运行状态多指标评估体系;结合层次法和熵权法改进各分项指标权重的计算方式,使得设备健康状态评估模型的建立更加合理;依据该评估模型计算设备健康指数,并建立基于历史健康数据的使用寿命模型来拟合设备健康指数的变化趋势,评估设备未来健康状态与预测设备剩余使用寿命;以某牵引变电站实际数据为例,对所提评估模型进行验证。[结果及结论]实例分析结果表明:该直流断路器状态评估模型具有一定的有效性与合理性,能够科学地对直流断路器健康状态与剩余使用寿命进行判断与预测。

轨道交通直流牵引供电系统中AC/DC变流器的技术性能评估

传统轨道交通直流牵引供电系统采用多脉波二极管整流器作为主变流器,其性能指标主要依据国标GB10411-2005进行评价。但随着PWM整流技术的发展,该标准对整流器的性能指标评估已显不足。文章从变流器与电力系统、变流器与牵引负载以及整流器自身3个方面对整流器的性能指标进行了分析与评估,并用一个仿真算例验证了这些评估标准的有效性,为推动PWM整流技术在轨道交通牵引供电系统中的应用提供一定的理论依据。

城轨直流牵引供电多回流路径耦合建模及回流安全参数动态分布

当前,城轨直流牵引供电系统回流安全已成为影响线路安全运行的关键问题之一。为研究多回流路径耦合对回流安全参数及周边关键金属工程的影响,该文提出多回流路径耦合情况下直流牵引供电系统动态仿真模型,构建多回流路径耦合矩阵,建立多回流路径耦合情况下多区间回流安全参数动态分布计算方法,实现回流安全参数动态分布规律分析。基于实际线路参数,分析了不同类型多回流路径耦合时钢轨电位和杂散电流分布规律。研究结果表明,该文所提出的方法可有效模拟多回流路径耦合情况下回流安全参数动态分布及对周边关键金属工程的影响;针对走行轨回流不畅及多回流路径耦合,分别提出并联电缆及单向导通控制的治理方法,并基于该文所建立的模型进行仿真分析,验证了其有效性。

城市轨道交通牵引供电系统直流快速断路器开断及灭弧分析

[目的]直流灭弧技术是城市轨道交通牵引供电系统的设计难点之一,因此有必要对主要直流快速断路器的直流开断及灭弧原理进行分析。[方法]介绍了直流电流开断及电弧熄灭原理;介绍了直流电流的稳定燃烧点及熄灭条件;分析了直流电弧的开断参数,介绍了直流快速断路器的灭弧设计原理;分析了地铁供电系统直流快速断路器易烧损的原因。[结果及结论]要开断直流电弧,需产生一个高于电源电压的电弧电压,即加大电弧电压能够熄灭直流电弧;直流快速断路器的开断过程要综合考虑燃弧时间和系统过电压因素;在直流断路器设计研发时,需重点关注非稳定弧电压和小电流开断弧电压;在电弧熄灭时,设置一个额外的RC(电阻电容电路)吹弧线圈,同时结合灭弧室金属格栅设计,可以稳定燃弧电压。

DC 1500V接触轨应用的若干关键技术

对DC 1 500 V接触轨授流方式设计方案进行分析,并针对该项技术在城市轨道交通工程中的应用,重点对几项关键技术进行论述,提出了相应的技术要点和建议。

DC 1500V供电的城市轨道交通车辆超级电容储能技术分析

针对1500 V直流供电的城市轨道交通车辆再生能量回馈的特点,分析了DC 1500 V供电系统超级电容储能装置设计的技术难点。提出了相应的设计思路和优化设计方案,以满足不同需求,降低设计难度。

轨道交通直流照明系统研究综述

轨道交通照明直流供电因具有供电效率高、安全性以及经济性良好等优点而正替代交流供电,是目前研究的热点和重点,为此对轨道交通低压直流照明系统包含的多个方面进行论述。针对轨道交通低压直流照明系统各部分在实际应用中存在的优缺点,从直流照明系统的运行可靠性、照明驱动电路、整流方案、接口类型,以及电气保护设备等方面进行多角度全面的论述,并结合实际工程提出相应的改进方案,对未来轨道交通直流照明系统在完善系统标准体系、建立高可信度故障诊断模型,以及健康状态评估方面提供新的研究方向。

直流牵引供电系统新型钢轨回流方案及钢轨绝缘检测方法

直流牵引供电系统的走行轨兼作回流轨时,因钢轨对地不能完全绝缘,从而产生杂散电流。以钢轨绝缘为研究目标,通过详细分析国内外杂散电流防护中的各项要求,以及现阶段钢轨绝缘水平和测试方法,提出了一种新型的钢轨回流方案和钢轨绝缘检测方法。该方案和方法可便捷、准确地测量钢轨的绝缘水平,指导杂散电流防护工作的实施,可应用于城市轨道交通新建线路或既有线路供电系统改造项目中。

城市轨道交通直流暂态短路计算

分析了直流牵引供电系统暂态短路过程,从系统角度构建了暂态短路计算模型。结合工程应用,开发TranShortCalcu进行暂态短路计算,并搭建MATLAB/Simulink直流牵引供电系统模型进行仿真计算。

信号系统在“双流制”铁路交直流转换区的应用

为推动市郊铁路和城市轨道交通互联互通,加快实现轨道交通“四网融合”,必须建设“双流制”铁路,因此需克服列车以不降弓、全自动无感的方式完成交直流供电制式转换成为“双流制”供电制式的技术难题。江跳线是全国首条开通运营的双流制市域(郊)铁路,以此为例对轨道交通信号系统进行研究,通过在地面设置信标,向信号车载设备传送信息,进而向车辆发送位置、动作命令等信息,辅助和引导车辆安全平稳地通过交直流转换区。采用的信号系统设置方案有效保证了双流制列车的运行,填补了国内双流制核心技术空白。

地铁杂散电流动态分布模型研究

分析单边供电与双边供电下的杂散电流静态分布模型。根据列车的速度、位置、取流大小等随时间发生变化的情况,以轨道-排流网-埋地金属-大地结构的杂散电流静态模型和牵引计算为基础,设计双边供电方式下基于时间-位置-取流变化的杂散电流动态分布模型,并对模型进行计算求解,实现三维仿真。分析杂散电流和轨电位在不同工况下的动态分布规律,得出特定位置杂散电流和轨电位随时间的动态分布。

直流牵引供电系统电流跨区间传输对钢轨电位影响

直流牵引供电系统普遍存在钢轨电位过高的问题,现有模型仿真结果一般远小于现场实际值。对多区间多列车并列运行情况下电流跨区间传输现象进行分析,理论研究了电流跨区间传输对钢轨电位的影响。通过广州地铁8号线现场测试,验证了跨区间传输电流所占列车总牵引电流比例增加时,会导致钢轨电位增大。根据直流牵引供电系统实际特性,建立多供电区间多列车的钢轨电位动态分析模型,仿真分析了列车动态运行下直流牵引供电系统电流跨区间传输现象,对比分析不同电流跨区间传输情况下钢轨电位变化。现场测试及仿真结果表明,有效避免电流跨区间传输可大大降低线路钢轨电位幅值。

过渡电阻对特高压交直流混联电网暂态功率倒向的影响分析

对于特高压交直流混联电网,当直流系统逆变侧发生换相失败后,交流系统有可能出现暂态功率倒向现象并导致交流线路保护发生误动。为此,对交流系统暂态功率倒向现象及其产生机理进行了研究;并利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了特高压交直流混联线路的仿真模型,分析了故障点过渡电阻的大小对暂态功率倒向现象的影响。仿真结果表明:随着过渡电阻的增大,倒向功率先减小后增大。通过减少突变量正方向元件的动作区域或者设置一定的延迟时间(一般取40 ms)闭锁纵联保护,可以防止由暂态功率倒向引起的线路保护误动。

城市轨道交通全直流照明系统设计探讨

针对目前LED照明灯具内置整流器存在效率低、谐波含量高、电解电容易损坏的缺点,讨论在城市轨道交通中使用全直流照明系统的可行性。结合城市轨道交通的特点,直流照明系统的电压建议为220 V,通过验算末端电压损失,证明更低电压虽然安全性更好,但难以满足轨道交通的实际需求。有两种可行的整流方案,一种是在变电所集中整流,另一种是分散整流,对这两种方案的用房和造价进行对比分析,研究认为基于当前的现状考虑,配电室及应急照明电源室分散整流方案是一种比较好的过渡方案,此方案被接受后,再过渡到变电所内集中整流方案。

基于Mexh小波变换的直流馈线保护方法

由于机车恒转矩电流与远端短路电流特征相近,因此对两种电流的区分是直流馈线保护的难点。钢轨在通过短路电流时会产生集肤效应,使其电流时间常数发生较大改变;而机车在用电时由于其自身结构特点,其电流时间常数改变较小。采用基于Mexh小波变换方法提取时间常数变化特征以区分机车恒转矩电流与远端短路电流,该方法可以作为电流上升率保护的有效补充。采用北京地铁仿真数据及直流馈线录波数据对该方法进行了验证,证明了该方法的有效性。

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。

天津轨道交通对地磁观测干扰的影响研究

直流牵引城市轨道交通系统在运行过程中产生的磁场对我国大城市周边地磁台站的观测数据产生较为严重的干扰.城市轨道交通运行过程中产生泄露电流是产生干扰的重要原因.本文以真空中的线电流磁场计算模型为基础,通过简化的远场磁场干扰模型对天津地铁轨道交通干扰进行理论建模.该模型计算简洁高效.通过对模型的数值模拟,获得了干扰随距离衰减关系曲线和在线路终点的干扰幅值变化曲线.同时,在天津静海开展实地测量天津地铁干扰来验证该理论模型.理论计算与实地测量结果表明,如果该区域地表介质大致均匀的情况下,天津轨道交通干扰磁场的衰减距离到45km处仍然存在0.3nT左右的干扰.