Study Hybrid Compensation Cophase Traction Power Supply System Schemes for High-Speed and Heavy Haul Electrical Railway with V Connection Transformer

In order to solve negative phase sequence problem of V connection transformer in the high speed and heavy haul electrical railway of China, the hybrid compensative co-phase traction power supply system which based on passive and active compensation is proposed. Firstly, There construction and capacity distribution are analyzed, and the compensation current of active equipment is gave;Second, the feature of the hybrid compensative schemes are discussed. In the end, the related simulation results have confirmed the effectiveness of the compensation schemes in this paper.

响沙湾站接触网V停作业穿越电流问题探讨

对包西铁路响沙湾站接触网V停作业穿越电流问题进行分析,从穿越电流产生的原因入手,对穿越电流的路径、穿越电流数值理论进行分析,提出了改善穿越电流问题的措施与建议,并通过运营实践验证,取得了一定效果。

基于有源滤波器的V,v接同相供电系统

针对电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量谐波和无功,尤其是相邻供电区段间必需用分相绝缘器分隔问题,将V,v接变压器与有源滤波器和AT供电方式有机结合,构造出新型同相牵引供电系统。系统中V,v接变压器的一个带中抽头的副边绕组接AT牵引网,并通过有源滤波器接另一副边绕组,使各供电区段电压相同,从而可以取消分相绝缘器;以检测到的同相综合补偿电流为参考,控制有源滤波器消除三相不平衡,并滤除谐波和无功。仿真证实该同相供电系统方案正确可行,适宜应用于高速电气化铁道。

V/v接线牵引变电所负序和无功综合优化控制

在对V/v接线牵引变电所负序、无功及谐波进行综合治理时,为了既能满足电能质量国标要求,又能有效减少补偿装置补偿电流和运行损耗,增强其可靠性和运行效益,提出一种V/v接线牵引变电所负序和无功综合优化控制系统。分析优化补偿机理,建立基于电压不平衡度、功率因数和装置容量等约束条件下的最小补偿电流数学模型。为了解决多维非线性约束优化问题,通过对比现有的优化算法,结合混合蛙跳方法,提出一种改进型简化粒子群算法。算例分析表明该算法的准确性、快速性和稳定性能满足补偿装置实时控制需求。实验结果表明模型和算法的可行性和有效性。

V/v牵引供电所电能质量控制系统非对称补偿设计及综合优化控制

为解决V/v牵引供电所功率因数低、负序及谐波含量大、电压波动大等问题,提出了一种由多重化背靠背双向变流器和非对称无源补偿滤波支路构成的低成本大容量动态综合补偿系统。有源部件实现两供电臂有功功率平衡和无功功率动态补偿,无源补偿滤波支路实现无功功率补偿和谐波治理。分析了系统非对称补偿原理,推导了容量设计方法,降低了有源部件容量和装置总成本。补偿功率给定值的综合优化计算能够减少系统损耗,提高装置长期运行能力。将该系统投入运行,对比分析投运前后电能质量参数,验证了所提方法的可行性和有效性。

三相V/V牵引变压器励磁涌流的识别

牵引变压器差动保护的关键问题是如何有效识别励磁涌流与故障电流。等效瞬时电感算法能从本质上反映变压器的运行状态,能够准确识别励磁涌流与故障电流。对于三相V/V牵引变压器,其接线形式特殊,运行环境恶劣,二次谐波制动判据往往不能有效闭锁。目前,等效瞬时电感算法已经很普遍地应用于电力变压器,但该算法还没有应用于三相V/V牵引变压器识别励磁涌流和故障电流。本文对现有的等效瞬时电感算法的计算条件和运算单元进行修正,通过计算非饱和区等效瞬时电感的平均值识别三相V/V牵引变压器的励磁涌流与故障电流。通过动模实验验证算法的有效性,实现对励磁涌流与匝间短路的可靠识别,并具有抗电流互感器饱和的特性。

高速和重载电气化铁路V型接线牵引变压器负序补偿研究

为解决V形接线形式牵引变电所引起的负序问题,首先分析了V型接线形式负序产生机理。在此基础上提出基于潮流控制器(PFC)的补偿方法,该方法采用2个单相背靠背连接的变流器在变压器次边2个端口进行功率交换和补偿,容易实现异相供电补偿模式和同相供电补偿模式,同时分析了基于PFC装置的负序补偿原理及电流检测方法,其中电流检测方法采用瞬时无功功率理论。最后对补偿方案进行了仿真验证,仿真结果表明所提方法能取得良好的补偿效果。

V/X接线牵引变压器的温升特性

针对V/X接线牵引变压器独特的接线方式、电气特性和负载特性,基于热电类比原理和变压器内部热传递过程建立V/X接线牵引变压器内部热路模型。参照电路理论推导温升计算微分方程,并根据热特征参量间的相互关系,建立V/X接线牵引变压器内部温升计算模型。以1台机车从驶入到驶出某V/X接线牵引变压器供电区间的过程为例,仿真计算顶层油温度曲线和绕组热点温度曲线。分析绕组绝缘寿命的影响因素,并根据牵引负荷的特点,提出适用于V/X接线牵引变压器的绝缘寿命损失计算方法。

基于序分量法的V/V接线牵引变压器实用快速短路计算方法

三相V/V接线变压器在电铁牵引系统中得到广泛应用,然而V/V接线变压器结构相对于三相系统具有严重的不对称性,这给现有的以对称序分量为基础的电力系统整定计算带来困难。通过对V/V接线变压器的接线方式及其等效模型进行深入分析,提出了基于序分量法的实用故障计算方法,给出了各种故障类型的序分量图及计算公式。并与基于分相法的故障计算方法进行比较研究,结合算例验证了此方法的有效性。将其与现行输电网故障计算程序相结合,对现有故障计算程序的复杂故障计算模块略作调整,即可对V/V接线变压器故障进行快速计算,从而形成了一种广泛实用的计算方法。

V/v牵引供电所混合型电能质量控制系统负序优化补偿策略

为了解决V/v牵引供电系统负序和无功等问题,结合有源和无源的优势,研究了一种由铁路功率调节器和静止无功补偿器构成的低成本混合型电能质量控制系统。为了在不同负载工况下能够在线实时精确计算最优补偿容量,首先对混合补偿结构的原理进行分析,引入了二次侧两臂有功电流大小比KI、有功补偿系数λ、负序无功补偿角度φ,进行了负序优化补偿的公式推导及理论分析。在一定的负序电压不平衡度下分析了λ与φ之间的关系式,推导出有功与无功补偿之间的关系,并提出一种补偿方案进行容量优化。该方法不需要事先离线计算,可根据两臂负载情况在线实时精确计算最优补偿容量。实例计算和仿真分析表明了所提方法的正确性和经济性。

基于V,v接线变压器的新型同相牵引供电系统

电气化铁道牵引供电系统存在的分相绝缘器,制约了高速重载铁路的发展。将V,v接线变压器与综合潮流控制器(IPFC)相结合,构造出的新型同相牵引供电系统。通过检测得到综合补偿电流并以此为参考,采用基于不定频滞环优化SVPWM电流控制方法,控制综合潮流控制器基本消除三相不平衡,并滤除谐波和无功。以一列满载运行的机车为对象,进行仿真研究,仿真结果验证了系统结构,检测方法以及控制方法是正确的,同相供电系统方案是可行的。

基于模块化H桥和Vv接线变压器的高速铁路同相牵引供电系统

为解决高速电气化铁路负序和更高次谐波等电能质量问题,提出基于模块化级联H桥与V/V接线变压器相结合的有源补偿同相牵引供电系统。设计了基于模块化级联H桥的"Γ"型直挂型有源补偿装置(MMCHC)拓扑结构,分析补偿特性及工作原理,并给出子模块参数确定方法。与传统同相牵引供电系统相比,本方案有效解决电压等级和功率要求,节省了匹配变压器,并具备更好的过载能力。通过稳态和动态仿真分析验证了本文所提方案的有效性与正确性。

V/v牵引供电所混合式电能质量控制系统非对称补偿设计

针对V/v牵引供电所功率因数低、负序及谐波含量大等问题,结合有源和无源优势,提出一种由多重化背靠背双向变流器和非对称无源补偿滤波支路构成的大容量、低成本、混合式、综合补偿系统。研究了两臂无源补偿滤波支路对有源部件容量的正负效应现象,分析了系统非对称补偿原理和容量设计方法,降低了装置有源部件容量和总成本。通过对比分析工程样机投运前、后主要电能质量参数,验证了所提方法的可行性和有效性。

计及V/V牵引变压器的线路保护整定计算分析

随着电气化铁路的发展,大量V/V接线牵引变压器接入到电网中,这对电网保护的整定计算产生较大影响。本文基于相分量法对V/V接线牵引变压器低压侧短路时的短路电流进行分析,通过计算分析电源侧线路的距离保护相间阻抗元件和接地阻抗元件的最小测量阻抗和流过该保护的最大短路电流,得出在对线路距离保护和零序电流保护进行整定计算时,需要对其定值进行修正并给出定量的修正策略,有效地防止距离保护和零序电流保护的保护范围伸出牵引变低压侧,从而保证了距离保护和零序电流保护的选择性。

基于V型接线的同相牵引供电系统

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功,以及相邻供电区段分相绝缘器引起的列车速度和牵引力损失等问题,基于既有V型接线牵引供电系统,提出了一套同相供电系统的改造方案。在分析综合补偿原理的基础上,提出基于无锁相环的电流检测方法,建立综合潮流控制器容量模型及电能质量模型,并采用双向互补瞬时比较PWM控制策略。多重化主电路结构及满意优化补偿控制策略的提出,改善了系统的技术经济性。理论推导和仿真结果验证了方案的正确性与可行性。

V/X接线牵引变压器温升与寿命损失研究

V/X接线牵引变压器在高速铁路牵引供电系统中有着广泛的运用,本文根据IEC354标准温升模型中变压器各部分温升的计算公式,对V/X接线牵引变压器的温升和寿命损失做了深入的研究,分析了影响牵引变压器温升和寿命损失的因素,并对牵引变压器的容量合理优化提出了建议。

V/X接线牵引变压器的研究和应用

本文结合准东线电气化工程供电的设计方案,说明选择AT供电方式和V/X接线牵引变压器的合理性。通过对变压器铁芯结构、阻抗电压、冷却方式和绕组容量分配等问题的研究,给出了这种新型AT方式牵引变压器的主要技术规格,并介绍了相关配套电气化设计情况。

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。

V/X接线与Scott接线牵引变压器的工程应用比较

通过对采用V/X接线110/2×27.5kV牵引变压器与采用AT方式Scott接线110/55kV牵引变压器的牵引变电所在占地面积、投资、负序影响、节能等方面进行比较,并结合朔黄电气化铁道增建的AT方式龙宫牵引变电所选择采用V/X接线牵引变压器的工程实例,说明了V/X接线牵引变压器在工程应用上的合理性,还结合国家政策分析了这种接线牵引变压器的应用前景。

基于谐波耦合机理的V/v接线牵引供电系统谐波阻抗辨识方法

随着交–直–交型电力机车的广泛运用,高次谐波引发的牵引供电系统谐振严重威胁电气化铁路安全运行,系统谐波阻抗是研究谐振机理及治理措施的关键参数,但提高谐波阻抗辨识精度具有较大挑战性。该文以V/v接线牵引变压器为算例,提出一种基于谐波耦合模型与谐波阻抗解耦的牵引供电系统谐波阻抗辨识方法。首先,推导不平衡牵引变压器两侧谐波的交互影响,建立牵引供电系统谐波耦合模型。然后,利用复独立分量分析法对谐波耦合模型进行解耦,分离出系统侧与负荷侧谐波阻抗,进而求得牵引变压器端口的总谐波阻抗。与几种传统算法的仿真对比表明,提出的方法在宽频域系统侧与负荷侧阻抗幅值相对大小波动性较强时、背景谐波较大时仍然适用;运用现场实测数据的辨识结果表明,所提方法能准确找到实际系统的谐振频率。