采用SiC功率器件的直流供电牵引系统电磁干扰分析及其抑制方法

SiC功率器件作为第三代半导体在轨道交通领域有着广阔的应用前景,针对城轨直流供电牵引系统,研究了直流供电牵引系统差模干扰和共模干扰的传导路径,分析了应用SiC功率器件给牵引系统带来的电磁干扰以及对牵引电机输入端部绝缘的影响。通过测试对比SiC-MOSFET和Si-IGBT的开关特性及其应用在三相逆变电路中电磁干扰强度,进而开发了基于SiC功率器件的“四合一”牵引变流器,并设计了1种适合工程化应用的EMI滤波电路,通过电磁兼容性能测试,验证了抑制方法的有效性和可行性。

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。

计及稳压率和经济性的城轨直流牵引供电光储系统深度Q网络优化控制方法

光伏应用于直流牵引供电系统可提高新能源渗透率、降低系统能耗,但可再生能源出力的不确定性及列车负荷的强波动性增加了控制策略的寻优难度。针对该问题,提出一种基于深度强化学习的控制策略优化方法。该方法基于深度Q网络,将源-储-荷能量管理系统作为智能代理,通过光伏出力、储能荷电状态、牵引网压等外部状态训练代理,得到可实现系统经济可靠运行的优化策略。介绍源-储-荷综合系统的框架结构及传统控制策略,并对各设备进行外特性建模;对源-储-荷综合系统的能量管理问题开展马尔可夫决策过程建模,确立强化学习框架;根据某市域线路数据在MATLAB平台上进行仿真以验证所提方法的有效性。研究结果表明,所提方法通过动态调整储能电压阈值,可实现控制策略优化;通过与几种传统控制策略对比可知,所提方法在兼顾系统稳压水平与运行经济性方面占据优势;不同环境下的收敛效果对比体现了所提方法的可继承性,并在多组测试样本下验证了该方法的普适性。

轨道交通直流牵引供电系统线路测试回路短路试验案例分析

为研究在接地短路情况下,直流电流方向对线路测试回路的影响,该文通过详细介绍轨道交通牵引供电系统线路测试功能原理,并分析广州地铁1号线西塱站线路测试回路短路试验案例与接触器正反向电流试验,结果表明线路测试回路反向电流影响接触器内部电弧,造成燃弧时间长且容易烧损接触器,并且,电弧碰撞叠加导致接触器内部两对触点短接,即1 500 V母线短路。故线路测试回路必须正确接线且需完成短路测试以确保功能正常。

地铁直流牵引供电系统双边联跳保护

地铁直流牵引供电系统双边联跳保护能够在地铁运行的过程当中发挥着关键的作用。本篇文章主要对地铁直流牵引供电系统当中的双边联跳保护进行了详细的介绍和分析。首先分析了地铁直流牵引供电系统应该考虑的几个重要因素,然后再对地铁直流牵引供电系统保护配置的原则进行了详细的分析和探讨,针对双边联跳保护当中所存在的问题提出了一系列的改良措施,希望本篇文章能为相关行业的工作人员提供帮助。

直流牵引供电回流系统与杂散电流扩散的联合仿真模型

直流牵引供电系统杂散电流产生的直流干扰问题日趋严重。为研究杂散电流的干扰程度,将直流牵引供电回流系统与杂散电流扩散模型进行联合仿真。考虑段场与正线之间的互相影响,建立段场集中点电流源泄漏与正线沿线钢轨分布式泄漏共同作用下的动态杂散电流在分层介质中的扩散模型。提出分层模型的精细积分主元加权迭代方法,从而避免一般方法求解失败的问题,实现高精度、高效率求解分层格林函数。以中国实际地铁工程为例,采用该文模型对段场的杂散电流和附近土壤地表电位梯度的现场测试进行过程还原,实测与仿真结果误差在8.46%以内。直流牵引供电系统正线与段场之间采用阻断式连接方案,可使得附近土壤的地表电位梯度降低46.53%。

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。

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。

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。

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。

城市直流牵引供电系统钢轨电位建模仿真及抑制措施研究

既有直流牵引供电系统中钢轨电位异常导致了钢轨电位限制装置保护频繁动作,对城市轨道交通供电系统正常运营造成了严重影响。对此,首先基于某典型地铁线路的实测现场数据分析了保护动作时刻钢轨电位和钢轨回流的分布情况;然后建立直流牵引供电系统轨-地分布数学模型,并验证了模型的精确性;最后针对存在的问题给出治理方案,仿真验证了方案的可行性,为直流牵引供电系统的运维提供了参考。

直流牵引供电系统继电保护装置定量试验

本文针对直流牵引供电系统中的继电保护装置进行了定量试验研究。通过系统性的试验方法,深入分析了继电保护装置在不同工作状态下的性能表现。试验结果表明,定量试验能够有效评估继电保护装置的稳定性和可靠性,为直流牵引供电系统的安全运行提供了重要依据。本研究为直流牵引供电系统继电保护装置的设计和优化提供了有力支持。

牵引供电所亭直流系统接地故障选判方案研究

在电气化铁路实际运行中经常出现牵引供电所亭直流系统绝缘降低、甚至为零的情况,现有排除故障的手段主要通过手动断开各支路开关确定故障范围,该方式限制条件较多,且故障判别准确率不高。本文通过建立直流系统模型,针对绝缘故障进行分析,提出一套直流系统接地故障选判方案,经模拟试验证明该方案应用效果良好,对直流系统故障支路的判断具有很好的适用性。

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。

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。

地铁直流牵引供电系统中的DDL保护

分析了地铁直流牵引供电系统中几种常用的馈线保护类型,发现现有的保护方法很难避免跳闸保护拒动或误动现象的发生,并且不能保护馈线的全长。以电流上升率保护和电流增量保护为基础,提出了一种新型的DDL保护方法及整定原则,并推导出了完整的动作方程。该方法有效地避开了列车启动电流的影响,不但可以迅速切除近端的短路故障,而且通过延时跳闸还可以切除远端短路故障。仿真结果表明该方法设计合理,切实可行。

城市轨道交通直流牵引供电系统的仿真研究

基于电路理论和CAD技术,详细阐述了一种适合于城市轨道交通牵引供电系统的仿真分析法。这种方法不仅能为城市轨道交通的新建和扩建方案的论证、设计提供分析数据,而且还可以对牵引变电站供电系统的技术参数进行计算与校核。本文提出的仿真分析法,已成功地应用于上海地铁一号线、二号线、东方明珠线的牵引供电系统的研究,其结论与国外咨询设计公司所提供的结果十分吻合。

直流牵引供电系统地面储能装置建模与仿真分析

地面储能装置在城市轨道交通牵引供电系统中有较为广阔的应用前景。该文建立了地面储能装置的通用计算模型,提出一种基于滞环算法的变电所多状态切换策略,给出不同工作状态下等效电路的求解方法,并分析了储能装置与整流机组协同输出时的电流分配关系。在此基础上设计的直流牵引供电计算双层迭代算法具有迭代速度快的特点。该文提出一组评估储能装置节能稳压效果的指标,针对广州某地铁线路进行不同发车间隔下的算例研究。全线安装储能后牵引网电压有明显改善,再生制动能量回收率从56.4%提升到95%以上,全线牵引变电所节能率可达12.1%。仿真结果表明,储能装置在地铁牵引供电系统中具有良好的节能、稳压效果。

直流牵引供电系统中有限边界边缘效应对轨道电位的影响

现有轨道电位分布模型通常忽略了供电回路区间以外的轨道及其对地过渡电阻带来的影响,但这无疑造成计算结果偏离实际情况.为解决上述问题,在分析有限长度轨道的边缘效应基础上,建立了整条线路轨道电位的分布数学模型,揭示了考虑有限边界边缘效应的地铁轨道电位分布规律.广州地铁8号线实测结果表明:考虑有限边界边缘效应的数学模型不仅能反映列车位置与牵引所处轨道电位变化情况,也能再现列车不同运行工况下沿轨道任意点的轨道电位变化规律,因此在轨道电位危害预测领域具有良好的应用前景.