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。

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%。

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。

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。

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。

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。

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。

地铁直流牵引供电系统钢轨运行电位安全分析

钢轨运行电位异常及钢轨电位限制装置频繁动作是目前直流牵引供电系统运行中普遍存在的问题。通过建立钢轨电位数学模型分析表明,钢轨阻抗和回路电流是影响钢轨电位的主要因素。在运营维护过程中应注重确保钢轨回路的畅通,合理控制回路阻抗;可通过优化列车运行图控制最大回路电流,从而降低钢轨电位。对于钢轨电位特征及其保护配置方案需要结合系统运行实际作进一步研究。

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。

地铁直流牵引供电回路电气参量的数值计算

准确掌握直流牵引供电回路的电气参量及其变化规律,是研究直流牵引供电系统电磁暂态特性和提高牵引供电系统稳定性的基础。回路电气参量与钢轨规格、负荷电流、地铁隧道等多种因素有关,造成其复杂的模型难以定解。针对此问题,建立了钢轨和地铁隧道的物理模型,提出利用非线性函数逼近原函数和模块化处理的方法,并开发适合工程计算的软件。典型的实测数据证明,利用该计算方法开发出的软件不仅原理清晰、操作简便,而且计算精度理想。

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.

直流牵引供电系统稳态短路分析

直流系统的短路计算是一个复杂的过程,既与交流系统有关,又要对整流电路进行分析,同时还要兼顾直流供电网络的供电模式,以往都是采用仿真计算。采用解析法分析直流供电系统稳态短路计算,引用戴维南电路定理,建立直流牵引供电回路等效电路,分析三相桥式整流电路及十二脉波整流电路外特性,对其进行线性化处理;并给出不同系统短路容量时直流母线稳态短路计算结果报表,用以作为其他轨道交通工程供电系统设计的参考。

计及铁磁材料饱和特性的直流牵引供电系统仿真研究

为准确模拟直流牵引供电系统暂态过程,笔者提出并建立了一种计及铁磁材料饱和特性的仿真模型。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,建立包含计及铁磁饱和特性钢轨模型、24脉波整流机组模型在内的直流牵引供电系统仿真模型。通过比较仿真结果,该模型能更加准确模拟系统的暂态过程。

直流牵引供电系统馈线保护的研究

分析了直流牵引供电系统馈线保护的配置,指出了其中电流上升率保护和电流增量保护存在的问题,在此基础上将两种保护相结合,提出了电流上升率与电流增量综合保护,分析了该综合保护的整定原则和保护原理,以北京地铁系统为例,结合牵引网模型,分析了电流上升率与电流增量综合保护的具体应用.

直流牵引供电系统短路故障分析

地铁通常采用低压直流上下行接触网全并联的双端供电方式向机车提供电能,由于系统容量大、供电电压低,牵引供电系统直流侧短路电流对设备的危害大,因此直流牵引供电系统短路计算对于确定继电保护装置的整定值、选择一次设备具有重要意义。本文结合地铁现场的设备数据,建立了24脉波整流机组和牵引网的数学模型,使用建立的等效数学模型对近端短路和远端短路电流进行计算,与短路电流的仿真结果做了对比,并对未发生短路的接触网中产生的环流进行了分析。