广州地铁22号线交流牵引供电系统电磁干扰问题分析

[目的]当地铁线路正常运行时,由于钢轨对地不能做到完全绝缘,采用交流牵引供电系统的地铁会对邻近金属油气管道产生交流干扰。因此,有必要研究地铁交流牵引供电系统对外部电磁干扰的问题。[方法]以广州某金属油气管道与广州地铁22号线并行段为例,建立地铁隧道与金属油气管道耦合模型,对金属油气管道进行电磁干扰仿真分析;计算了与隧道呈不同夹角的油气管道各段的电磁感应电压、地电位和涂层耐受电压,分析了电磁干扰的主要影响因素。[结果及结论]交流牵引供电制式下,管道涂层实际承受电压为涂层内部金属管道表面的电压和外部土壤中的地电位的差值,地铁隧道在金属管道表面产生的感应电压幅值是土壤地电位幅值的10倍以上,金属油气管道受到的电磁干扰以管道与地铁的电磁感应电压为主;金属油气管道及地铁隧道并行段是产生电磁干扰的主要区段;增加回流线可以极大地降低金属油气管道的电磁感应电压,回流线的位置与数量对减少电磁干扰效果有极大的影响。

济南地铁3号线牵引系统高速断路器控制电路优化

[目的]济南地铁3号线运营初期,在操作高速断路器闭合时,多次偶发性报出高速断路器闭合故障。为了提高列车运行可靠性,需对该线路牵引系统高速断路器控制电路进行优化。[方法]根据3号线列车高速断路器闭合故障发生时的相关指令及器件状态,结合高速断路器控制逻辑原理对高速断路器偶发性无法闭合故障原因进行分析,并提出优化措施。[结果及结论]高速断路器闭合故障原因为:高速断路器在闭合控制过程中,其线圈两端产生的感应电动势使得高速断路器合闸功率不足,导致高速断路器偶发性无法闭合。优化措施为:通过在高速断路器线圈两端接入续流二极管,抑制高速断路器线圈产生的感应电动势。采取上述优化措施后,未再次发生因感应电动势导致的高速断路器无法闭合故障,有效提升了列车运行的可靠性。

基于知识图谱的地铁车辆牵引系统典型故障分析和诊断研究

为了提高地铁车辆牵引系统典型故障诊断准确性,提出基于知识图谱的地铁车辆牵引系统典型故障分析和诊断方法。构建地铁车辆牵引系统故障知识图谱,分析地铁车辆牵引系统存在典型故障问题,使用TransH模型向量化处理系统故障信息知识图谱,把离散符号变换成低维度的实值向量,采用主成分分析方法提取故障特征,采用分布式深度神经网络进行地铁车辆牵引系统典型故障诊断。实验结果表明:所提方法对牵引系统典型的电压暂降故障分析和诊断后,诊断结果与实际状态相同,可通过知识图谱分析地铁车辆牵引系统典型故障问题,准确诊断故障级别。

地铁直流进线振荡电流识别算法研究

针对地铁直流进线的振荡电流容易引起继电保护系统频繁误动作的问题,文章提出以变分模态分解、样本熵、TOPSIS为核心的故障诊断分析算法,并搭建实时数字仿真试验平台,以地铁继电保护装置为应用场景,通过将改进的进线保护算法与传统逆流保护算法进行试验对比分析,验证了方法在工程实践中的可行性和有效性。结果表明,该方法可有效识别直流进线特殊振荡电流,提高继电保护的可靠性。

浅析地铁直流牵引供电系统馈线保护

在地铁牵引供电系统运转中,持续性和可靠性是最基础的要求,要想保障地铁牵引供电系统的正常运转,馈线保护技术的应用是十分重要的手段。在具体实施地铁直流牵引供电系统馈线保护的时候,常用的技术类型包括大电流脱扣保护、定时过电流保护、接触网过热负荷保护、框架泄漏保护、双边连跳保护、自动重合闸技术等,这些技术对于地铁直流牵引供电系统馈线保护都能发挥十分重要的促进作用,但是在应用过程中,其作用机制也存在一定的差异性,基于此,本章就上述内容展开详细阐述。

地铁杂散电流引起动态地电位分布建模及影响因素分析

针对地铁运行导致变压器直流偏磁、埋地管道腐蚀而带来的地铁杂散电流干扰和影响评估问题,提出杂散电流引起动态地电位分布建模方法。通过将多区间、多列车地铁线路等效为多时变电源电阻网络模型,实现杂散电流实时分布计算;进一步将其等效为非均匀散流线电流源,结合线路地理信息,基于点电流源电场的空间数值积分实现地铁全周转时间内的地电位动态计算;利用CDEGS软件仿真和现场实测数据,验证模型计算结果的准确性。以国内某市1、2号线地铁线路为例,计算杂散电流引起大地电位波动区间,以电位梯度变化评估杂散电流干扰范围及程度,并分析机车运行工况、轨地过渡电阻和土壤电阻率因素对地电位梯度的影响规律。

地铁牵引供电系统电网回路中磁感应电压仿真分析

地铁牵引供电系统与周边电网回路存在磁感应现象,由此产生的感应电流可能导致变压器发生直流偏磁。为定量分析地铁牵引供电系统在电网回路中产生的磁感应电压大小,文章首先基于磁感应电压产生机理,计算对比地铁牵引供电系统电网回路中磁感应电压的计算值和仿真值,继而利用傅里叶分析磁感应电压的特点,得出以下结论:磁感应电压为极低频交流电压;当列车未驶入或已驶离与电网回路并行区间时,二者之间的误差以感生电动势为主,当列车行驶进入与电网回路形成并行区间时,误差为感生电势与动生电势的累加。

长沙市轨道交通永磁牵引系统能耗分析

文章简要介绍了长沙市轨道交通5号线列车永磁同步电机的特点和应用现状,并选取长沙市轨道交通1号线1列采用永磁同步牵引系统的试验列车,进行牵引系统能耗的线路仿真及现场节能测试,并结合长沙市轨道交通1~4号线采用异步牵引系统的列车和5号线采用永磁同步牵引系统的列车空载能耗分析情况,针对效率和能耗与采用异步牵引系统的列车进行了详细的对比与分析,得出正线接触网安装有再生电能吸收利用装置的线路,排除列车载客影响,5号线空载列车能耗相比1号线、3号线、4号线空载列车平均能耗节能率达到29.56%,相比正线接触网未安装再生电能吸收利用装置的2号线,空载列车能耗节能率达到39.21%。列车能耗作为运营成本的重要组成部分,永磁牵引系统节能效果明显,与国家要求的节能低碳经济发展要求相吻合,永磁牵引系统的应用有利于降低地铁列车运营成本,并有助于实现快速绿色交通的目标。

地铁牵引系统对地表电位影响时域仿真

为了掌握地铁牵引系统引起交流电网直流偏磁的机理,以地表电位为对象,开展地铁牵引系统对临近地表电位影响的时域仿真研究。首先建立了包含轨道、轨-地过渡电阻、隧道、结构钢筋及排流网的地表电位时域仿真模型,随后利用上述模型模拟了列车出站、列车进站、多列车同向运行、多列车上下行运行等工况下所产生的地表电位时域波形。结果表明,偏磁电流与地表电位的时变性源于牵引电流与杂散电流的时变性,且地表电位大小、极性及达到峰值的时刻同时受到列车、观测点、牵引站之间相对位置的影响;多辆列车运行时,当运行间隔增大,各列车产生的地表电位的叠加作用减弱,地表电位时域波形表现为“间歇性”振荡,反之,运行间隔减小,各列车产生的地表电位的叠加作用增强,地表电位时域波形表现为“连续性”振荡;此外,当上下行列车同时进出站时,可能引起地表电位的局部较大脉冲。综上所述,地铁牵引系统时变的地铁牵引电流、列车位置、运行间隔、数量、运行状态等因素共同作用是造成直流偏磁电流及其产生电位极性、峰值与振荡频率变化的主要原因。最后,通过试验实测对仿真模型与所得结论进行了验证。

一种国内地铁车辆牵引变流器方案研究

论文根据一条国内地铁线路要求对其牵引系统做出了简要介绍,并分别对牵引变流器的高压箱、逆变柜、控制单元、外形尺寸等方面进行简要分析,最后对此种国内地铁的牵引变流器输出进行了模拟仿真,给出了一种国内4编组全动车地铁车辆的牵引变流器方案。

基于牵引PMSM的地铁直流侧振荡抑制策略探讨

在地铁永磁牵引系统中,逆变器直流侧的负阻抗特性降低了系统阻尼,导致牵引逆变器直流侧易发生电压振荡,从而影响牵引系统的稳定性。为此,建立地铁牵引逆变器直流侧数学模型及小信号模型,得到了直流侧系统的稳定条件,进而提出基于q轴电流补偿的直流侧电压振荡抑制策略,并应用于系列化标准地铁牵引永磁同步电机(PMSM)的控制系统中。通过MATLAB/Simulink仿真及在中车大连电力牵引研发中心有限公司试验中心进行试验,表明基于q轴电流补偿的直流侧电压振荡抑制策略应用在牵引永磁同步电机控制系统中具有较好的性能,牵引变流器直流侧电压振荡得到有效抑制,直流侧电压、d轴电流和q轴电流变化平稳。

宁波地铁4号线车辆永磁同步牵引系统能耗性能研究

文章采用试验为主、仿真为辅的方法,分析地铁车辆不同工况下的能耗数据,对永磁同步牵引系统与感应异步牵引系统的牵引吸收、再生反馈、惰行能耗、再生率等能耗性能进行了解耦分析,通过解耦的方法,尽可能令边界固定和变量单一,以保证计算精度。根据不同边界条件,对宁波地铁4号线永磁同步牵引系统与感应异步牵引系统的能耗表现进行数据统计。根据相同目标速度、惰行工况、巡航工况下的能耗具体表现,对其规律进行归纳,分析永磁同步牵引系统在能耗方面的优势。通过惰行实测试验数据,对永磁同步牵引系统和感应异步牵引系统数据进行修正与拟合,结合辅助系统的能耗数据分析,经数据统计和规律归纳,验证理论分析的正确性,并将定性推断转化为定量描述。在理论结合数据的基础上,提出了永磁牵引系统冷却风扇运行优化、牵引特性曲线优化、惰行励磁弱磁优化等牵引系统能耗优化的观点。

地铁牵引变流器-电机系统稳定性控制

牵引变流器-电机系统是地铁车辆传动的主要组成部分,供网电压波动、直流侧滤波电感与支撑电容参数受限选取以及牵引变流器控制策略所产生的负阻抗特性都会引起系统直流侧电压和电流的持续振荡,继而造成电机输出转矩脉动,降低系统稳定性。本文通过建立异步电机形等效电路以及转子磁场定向矢量控制近似线性化模型,推导出牵引变流器的输入导纳方程,进而阐释了车辆运行过程中滤波器-牵引变流器-电机系统的振荡机理,并在此基础上提出了一种通过在线修正电机定子电流转矩分量给定值以调整牵引变流器输入导纳的新型稳定性控制器,模型仿真和实验结果验证了所述理论的正确性和有效性。

基于FTA和FMEA法的地铁牵引供电系统可靠性评估

地铁牵引供电系统是保证地铁安全可靠运行的动力来源,其可靠性分析对整个地铁供电系统的可靠性研究至关重要。本文针对某一地铁典型牵引供电系统结构,利用故障树和故障模式与后果分析法对其进行可靠性评估。通过对系统进行定义及对系统电压等级的划分,建立故障模式和后果分析表格及供电系统的故障树模型。在此基础上,求取故障树的最小割集,并利用自主开发的可靠性分析软件对3种供电情况进行可靠性评估。最后与实际工程相比较,验证了该可靠性分析方法的有效性和实用性。

基于前馈电压补偿的地铁牵引变流器直流侧振荡抑制方法

恒功率控制在负载侧引入的负阻抗、主电路滤波参数选值受限及供电网谐波等因素易引发地铁牵引传动系统直流网侧电压、电流的持续振荡,影响供电系统与牵引传动系统的稳定运行。该文提出一种基于前馈电压补偿的振荡抑制方法,通过对前馈电压的动态调节,确保了直流网侧电压的稳定。同时考虑到电压补偿引起的过调制情况,采用一种功率平衡的控制方法,确保了在过调制情况下振荡抑制方法的有效性。该方法不受电流控制环带宽的限制,改善了负载侧输入阻抗特性,提升了系统稳定性。仿真和实验结果证明了控制方法的可行性和正确性。

直流牵引供电系统的微机保护测控探讨

随着我国经济的高速发展,地铁成为解决大中城市交通拥挤问题的最佳方案,然而国内对地铁直流牵引系统的微机保护研究尚属空白。作者探讨了用于直流牵引供电系统的微机保护测控装置及原理。针对地铁直流牵引系统的运行特点,以西门子公司产品DPU96为例,介绍了地铁直流保护的硬件配置、保护原理、测控以及通信接口。详细分析了最大电流maxI、电流步进变化值ID、电流变化率tid/d、定时限过流DMT等等直流保护的基本原理,介绍了Profibus通信技术在直流数字保护测控装置和变电站自动化中的应用。该直流微机保护装置即将在广州地铁二号线投入运行。

南京地铁1号线轨电位异常的抑制方法

在地铁回流系统中,参数异常及电动车组起动均易引起轨电位异常升高,从而导致轨电位限制装置动作。针对南京地铁1号线红山—迈皋桥区段出现频繁的轨电位异常,实时采集和分析了不同工况下红山—迈皋桥区段的轨电位和电流,并通过Matlab/simulink软件搭建了该区段的仿真系统简化模型,提出了采用并联分流电缆的方式来降低其轨电位的方案。在简化模型下进行仿真的结果表明,所提方案能够有效降低红山—迈皋桥区段轨电位的大小,具有一定的可行性。

地铁牵引供电系统交-直流潮流算法研究

地铁牵引供电网采用双边供电方式,使得相邻牵引变电所换流器之间相互影响。本文分上、下行线路进行直流功率分配,考虑换流器之间的联系以及再生制动工况,计算各牵引变电所的有功功率输出;考虑换流器特性,将牵引变电所视为PQ节点,进行交流潮流计算;将直流功率分配收敛为最终指标,将交流潮流计算嵌入其中,并用其结果来修正直流潮流的输入量,最终达到收敛的目的。该混合迭代算法收敛性能好,实例验证了该算法的准确性和可靠性。

考虑谐波功率修正的地铁交直流潮流计算方法

地铁牵引供电系统是一个不同于交直流电力系统的交直流混合系统,其潮流计算的难点在于交直流系统的解耦和迭代方法。将牵引变电所的交流侧母线节点视为交流系统的PQ节点,将直流侧节点视为直流系统的恒压节点,从而将交直流系统进行了解耦。直流系统中,将节点分为P节点和V节点,适应了直流牵引网结构特点,提高了收敛速度;交流系统中,利用交叉频率耦合导纳矩阵建立整流器组的谐波模型,建立整流器组谐波电压与谐波电流的关系矩阵。用交流谐波潮流的谐波功率对交流基波潮流的PQ节点进行修正,提高了交流潮流计算的精度。该混合潮流计算方法有机地将交流基波潮流、谐波潮流和直流潮流三者结合起来,收敛性能好,适应性强,实例分析结果验证了该算法的有效性。

地铁牵引供电系统数学模型的建立与求解

利用线性代数等知识 ,根据实际工程需要 ,建立了地铁牵引供电系统的动态数学模型。这为地铁牵引供电系统实现计算机仿真计算奠定了理论基础 ,并提出了提高仿真计算精度的办法。该模型将使牵引供电系统的建立更加安全、可靠、经济。