柔性中压直流铁路牵引供电系统分布式协调控制策略

柔性中压直流铁路牵引供电系统可缓解传统工频单相交流25 kV铁路牵引供电系统存在的电能质量问题并取消电分相。针对柔性中压直流铁路牵引供电系统中并联牵引变电所的协调控制问题,提出了一种分布式协调控制策略。该控制策略由两级控制组成,牵引变电所的一级控制通过下垂控制实现负载功率的一次分配。二级控制与相邻牵引变电所进行信息交互,利用有限时间一致性算法,实现各牵引变电所输出电压平均值二次调节。该控制策略在维持牵引网直流电压稳定的同时,实现负载功率的就近分配,减小了系统供电损耗。当某牵引变电所超负荷或故障退出时,可由距其最近的牵引变电所补充出力,避免供电中断事故,提升了牵引供电系统的供电可靠性。进一步地,建立详细的柔性中压直流铁路牵引供电系统仿真模型,模拟真实的机车运行工况,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

24kV柔性直流牵引供电系统潮流计算方法与供电特性分析

潮流分析对于研究24 kV柔性直流牵引供电系统的供电特性具有重要意义,但多层级控制导致柔性直流牵引网的潮流分布更为灵活复杂,使得原有直流牵引供电系统的潮流算法不再完全适用。为此,该文在原有直流牵引供电系统潮流计算方法的基础上,建立24 kV柔性直流牵引供电系统的“控制器-源-网-车”一体化潮流计算模型,详细分析潮流计算与控制器迭代的交互过程,提出一种连续线性潮流法和比例积分控制器(SLPFM-PI)交替迭代的潮流计算方法,以求解考虑多层级控制策略下的牵引网潮流。此外,基于潮流计算,以机车运行电压、接触网载流量为限制条件,分析24 kV柔性直流牵引变电所的供电距离,并研究了不同控制方案下系统供电特性的差异,结果表明该系统控制方案的设计中应减小机车功率的远距离、跨区间传输。

城市轨道交通柔性直流牵引供电系统钢轨电位快速计算方法

近年来,柔性直流牵引供电系统由于能够灵活控制电压,提高再生能量利用率,越来越受重视。钢轨电位是柔性直流牵引供电系统设计的重要依据和安全稳定运行的重要指标。由于全控变流器和协同控制的引入,柔直系统钢轨电位分布特性与传统系统有显著差异,并且在钢轨电位计算精度和速度方面提出更高要求,有必要研究柔直系统钢轨电位的高效建模计算方法。文中提出一种接触网与回流网解耦的两阶段潮流计算法,提高柔直系统潮流计算的效率,并基于此分析钢轨电位的时空分布特性,发现钢轨电位的重要影响因素为柔直系统的端口电压,为钢轨电位实时抑制控制策略提供一定理论基础。

基于模型辨识的新型牵引供电系统直流馈线保护原理

基于双向换流器的柔性直流牵引供电系统中,直流线路故障电流上升速度极快,且机车启动同样会造成馈线电流快速增长,其暂态特征和远端故障电流相似,要求保护在极短时间内区分两者。对此,提出基于模型辨识的直流馈线保护方法,通过模型辨识原理求解时域微分方程,从而求解不同时刻的等效电阻,同时对所计算的等效电阻进行统计分布验证,并利用方差系数构造保护判据。所提方案能够在5 ms内准确区分故障电流和机车启动电流,实现保护的可靠动作。大量仿真结果表明,在过渡电阻为100Ω的短路故障下保护依然能可靠动作,同时具有30 dB的抗噪声能力和100μs的耐同步误差能力。

中压柔性直流铁路牵引供电系统运行域模型

中压柔性直流铁路牵引供电系统因能解决现有电气化铁路存在的过分相和电能质量问题而受到广泛关注。本文提出中压柔性直流铁路牵引供电系统的运行域模型,旨在通过对最少变量的监测实现系统供电安全性评价。首先,介绍中压柔性直流铁路牵引供电系统的结构。然后,依次建立工作点向量、系统等式约束、系统不等式约束,形成中压柔性直流铁路牵引供电系统运行域模型,并给出模型的解析化求解方法。最后,通过算例求解得到机车牵引电流和机车运行位置需满足的运行域解析表达式,实现对中压柔性直流铁路牵引供电系统的供电安全性评价。本文工作可为中压柔性直流铁路牵引供电系统的安全运行和调度提供参考。

基于改进符号聚合近似的柔性直流牵引供电系统馈线5G保护方案

基于电压源型换流器(Voltage Source Converter,VSC)的柔性技术是提高城市轨道交通直流牵引供电系统灵活性的新手段.为克服现有二极管整流的直流牵引供电系统能量流向单一和新能源并网困难的缺点,采用直流电压下垂控制策略对750 V柔性直流牵引供电系统建模,并研究该系统下的故障特性.针对远端故障电流和机车启动电流难以区分导致电流变化率和电流增量DDL保护不灵敏的问题,在5G通信实现馈线电流与供电区间机车启动电流数据交互的基础上,提出了一种通过改进符号聚合近似(Symbolic Aggregate Approximation,SAX)算法实现电流数据符号化转换,并结合使用符号距离的动态时间规整算法(Dynamic Time Wrapping,DTW)建立保护判据的新型多端电流差动保护方案.仿真结果表明:所提出的保护方案在噪声为30dB,时钟抖动为200μs的情况下,仍可100%准确区分远端故障与机车启动状态,具有较高可靠性.

模块化多电平变流器型中压直流牵引供电系统控制方法研究

针对当前交流电气化铁道存在的电能质量和过分相等问题,研究一种适用于高速铁路的模块化多电平变流器(MMC)型中压直流牵引供电系统(MVDC TPSS)。针对系统运行控制问题,提出一种多牵引变电所(TSS)并联运行协调控制方法,用于抑制牵引网直流电压的波动,提高牵引网直流电压水平,使系统具备更高的可靠性与即插即用性能。从MMC的等效简化模型出发,建立MMC型牵引变电所的控制小信号模型,推导出牵引变电所输出电流与牵引网直流电压间的小信号传递函数,研究输出电流前馈控制对系统动态性能的影响,分析在牵引负荷移动时控制系统的稳定性。最后搭建详细仿真模型,模拟实际牵引供电系统的运行工况,验证所提控制方法的有效性。

24kV柔性直流铁路牵引供电系统的分层控制对策

本文以24kV柔性直流牵引供电系统为对象,针对存在多个并联状态下变电所之间的协调控制问题,提出离散时间动态一致性算法,该算法采用分层控制策略用于不同牵引变电所输出电压及功率。在此基础上,开展仿真研究,仿真结果证实,所用分层控制策略在牵引变电所发展故障、负荷移动等方面均能确保变电所输出稳定的直流电压,从而满足其实际需求。

柔性直流输电在铁路供电系统中应用前景分析

通过对传统输电技术和柔性直流输电技术的对比,结合铁路电力系统自身特点,介绍了柔性直流输电系统主接线、换流器拓扑结构和控制等多方面内容,分析了柔性直流输电技术在铁路供电系统中的应用前景,以期对同行具有一定参考作用。

城轨柔性直流牵引供电系统光伏发电并入方式研究

针对城市轨道交通光伏发电功率并网问题,开展城轨柔性直流牵引供电系统光伏发电接入方式研究.基于柔性直流牵引供电系统结构,分析了光伏发电功率不同接入方式及其特点,建立了光伏接入柔性直流牵引供电系统情况下系统动态运行仿真模型,进行了多列车动态运行时光伏发电功率接入的仿真分析,阐明了光伏接入柔性直流牵引供电系统后潮流参数的变化规律及节能效果.研究结果表明,光伏发电并入城轨柔性直流牵引供电系统的功率会优先被附近列车吸收,有效降低了双向变流机组从交流电网吸收的能量,提高了系统运行的经济性.

城轨柔性直流牵引供电系统控制特性影响下回流安全参数分析

为改进传统不控整流机组导致的城市轨道交通供电系统供电安全性差的问题,基于双向变流器的柔性直流牵引供电技术已在城市轨道交通中开展现场实验,但柔性直流牵引供电系统控制特性影响下回流安全参数的分布规律尚缺乏研究。建立基于双向变流器的城轨柔性直流牵引供电系统潮流计算模型及回流安全参数计算方法,以国内某条实际线路参数为例,仿真分析双向变流器控制特性对钢轨电位、杂散电流分布规律和全线网络损耗的影响。研究结果表明,双向变流器牵引工况等效内阻较小、逆变回馈工况启动阈值电压较低时,可有效限制系统功率越区传输,将全线钢轨电位和杂散电流泄漏量限制在标准安全范围内,从而减小系统网络损耗,提升系统供电安全性与经济性。

铁路电力供电系统中的柔性直流输电控制技术

柔性直流输电控制器采用全控性电力电子器件,运用PWM脉宽调制技术进行整流逆变,可使电流、电压波动尽快恢复稳态,从而提高了铁路电力供电系统的稳定性,保证了供电质量。本文首先从调节控制器、定直流电压控制器、定交流电压控制器方面,概述了铁路电力供电系统中柔性直流输电控制器的设计要点,随后介绍了铁路电力供电系统中PID控制的基本原理和参数设置,在此基础上应用PACAD软件构建了仿真模型,对系统柔性直流输电方式进行仿真分析。结果表明,仿真开始时系统的交、直流电压和无功功率有小幅度波动,但是通过控制系统的调节在短时间内达到稳态值,保证了铁路电力供电系统的稳定运行。

城市轨道交通柔性直流牵引供电技术应用研究

在“双碳”政策背景下,各行业向低碳绿色可持续发展转型。为解决目前城市轨道交通牵引供电系统整流机组二极管不可控、无法动态调配系统能源、不能实现能源高效利用的问题,柔性直流牵引供电系统应运而生。该系统将双向牵引机组与能源管控系统深度结合,牵引所输出电压及外特性可动态调节,通过能源管控系统对牵引用电潮流进行实时、动态管控,实现对各变电所功率配置及交流网络供电质量的优化,提高直流牵引供电能力,优化系统能耗。本文以北京某在建线路为例,探讨了柔性直流牵引供电系统的工程应用方案,可供相关工程参考。

德国直流牵引供电系统采用逆变器节电

德国巴伐利亚楚格峰海拔2962m，是德国最高的山峰，楚格峰铁路最高点为海拔1640m，最大坡度250‰，是一条旅游铁路，采用直流1500V电力牵引制式。

ABB推出用于直流牵引供电系统的全新开关系列DCGear

全球技术领导企业ABB在中国贵阳的轨道交通客户活动上推出全新的中压开关系列DCGear，进一步强化了其综合节能型直流牵引供电产品系列。新推出的DCGear开关设备，以高性能、稳定、少维护的特性丰富了ABB在直流牵引供电领域的产品组合。该系列产品主要用于750V和1500V直流牵引供电系统，适用于地铁、有轨电车和轻轨领域。

基于柔性输电的电气化铁路贯通式同相供电系统

近日，国家知识产权局公布专利“基于柔性输电的电气化铁路贯通式同相供电系统”，申请人为铁道第三勘察设计院集团有限公司。本发明提供一种基于柔性输电的电气化铁路贯通式同相供电系统，该系统包括将三相交流电源转换为同相序的交流27．5kV的牵引变电所、基于柔性输电的功率贯通分区所，通过所述分区所将相邻的第1牵引所和第2牵引所的相邻供电区间电气上进行柔性连通，使得第1牵引所和第2牵引所供电范围内为同一相牵引电，与第1牵引所和第2牵引所构成了贯通式同相供电系统。

我国高速铁路牵引供电综合自动化系统分析

正目前,我国高速铁路运营里程达8358km,其中,新建时速250km及以上高速铁路5149km,既有线第六次大面积提速达到时速200～250km的线路有3209km。在建高速铁路1.7万km。到2012年,我国铁路营业里程将达到11万km以上,其中新建高速铁路将达到1.3万km。随着高速电气化铁路建设规模的不断扩大,综合自动化系统得到广泛应用,

用飞轮储能解决牵引供电的某些问题

高速飞轮储能器(Kess-动能储存系统)可以改善直流牵引供电的轨道交通中某些牵引供电问题，可以平衡负载的起伏、吸收冲击、抵消峰值。

交直流双制式列车过分相暂态过程仿真研究

交直流双制式牵引供电系统可满足铁路线路与城市轨道交通线路互联互通的需求。以国内首条交直流双制式线路(重庆市郊铁路跳磴至江津线)为例,建立了双制式列车通过锚段关节式电分相过程的等值电路模型及双制式列车过分相过程仿真模型,分析了列车通过锚段关节式电分相时的暂态特性,并提出了抑制过电压的具体方案。对江跳线进行仿真,结果表明:列车通过锚段关节式电分相时在交流和直流接触网分别产生了64.11 kV和13.83 kV的过电压,该过电压大小与交流接触网的电压相位角和谐波有关。加装阻容保护器能够有效抑制列车通过关节式电分相时产生的过电压。