贯通同相供电系统建模及运行特性分析

贯通同相供电系统可以取消全线电分相,实现牵引网不间断供电,对贯通同相供电系统进行建模和运行特性分析能够为系统的设计和优化提供理论依据。构建同相牵引变电所模型;建立能够灵活模拟不同拓扑结构和不同运行状态的贯通同相供电系统的链式电路模型;针对模型高效求解和导线载流量校验需求,提出一种改进的导体电流间接求解方法;基于构建的模型对贯通同相供电系统在空载和负载工况下的运行特性进行分析。研究结果表明,三相电压不平衡度的计算值与理论值相等,验证了模型的正确性;与既有导体电流计算方法相比,改进的导体电流间接求解方法的计算精度无差异,计算时间缩短为原来的1/3;潮流计算能够充分反映贯通同相供电系统的穿越功率以及牵引网电压、电流等特性。

基于多Agent的贯通同相供电系统协调控制

为满足高速和重载列车对牵引供电系统在电能质量、电分相等问题上的需求,提出了构建基于多智能体的贯通同相供电系统的思路,探讨了系统的基本框架和实现途径与方法,设计了系统中各级Agent的结构功能,并讨论了多Agent之间的通信、协调和协作方法.设计了变电所之间的协调控制策略,以解决贯通同相供电系统中牵引变电所并网运行和变电所之间的潮流调度问题.最后,以京沪高速铁路为例进行了仿真.仿真结果表明,采用协调Agent参与分区协调的2级自治控制策略明显优于其他方式,能实现牵引变电所之间的潮流调度,并将受扰后的节点电压恢复到初始值,确保供电系统的整体电压水平.

贯通式同相AT牵引供电系统牵引网边界频率特性研究

分析贯通式同相自耦变压器(AT)牵引供电系统及由牵引变电所出口处电容和区外一段接触线构成的牵引网边界频域特性,分析牵引网及边界对高频暂态信号的衰减作用及故障位置对保护安装处检测到的高频暂态信号的影响。研究结果表明,在现行贯通式同相AT牵引供电系统中,牵引网对高频暂态量的衰减作用小于边界对其的衰减作用;保护安装点检测到的高频暂态量与故障发生的位置密切相关。建立仿真模型对贯通式同相AT牵引供电系统牵引网及边界的对高频暂态量的衰减作用进行验证,仿真结果验证了研究结果的正确性。

基于FEEMD与TEO的贯通式AT同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护

根据牵引网线路边界对高频暂态量的衰减作用,提出一种基于快速总体平均经验模式分解(FEEMD)和Teager能量算子(TEO)的贯通式自耦变压器(AT)同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护方法。求采集到的电压电流信号故障发生时的瞬时功率,并对暂态功率进行Teager变换求得TEO波形突变点的极性来作为方向判据,判别是正向故障或反向故障;若为正向故障(区内或对侧区外),再对故障暂态电流信号进行FEEMD分解,提取故障信号的固有模态函数1(IMF1)分量,再对IMF1分量进行TEO变换,求出高频暂态电流信号的TEO谱瞬时值,然后求取其绝对值并求和,进而判断故障位于区内还是对侧区外。最终通过PSCAD/EMTDC仿真软件搭建贯通式AT同相牵引供电系统模型,在不同故障条件下进行大量仿真提取数据,仿真结果证明本方案能够有效区分区内外故障,保护牵引网线路全长。

基于Teager能量算子瞬时能量的贯通式同相自耦变压器牵引供电系统牵引网纵联保护方案

为有效提高贯通式同相自耦变压器牵引供电系统牵引网的供电可靠性。提出一种基于Teager能量算子瞬时能量的贯通式同相自耦变压器(auto transformer,AT)牵引供电系统牵引网纵联保护方案。牵引变电所出口并联电容与一段接触线构成牵引网边界,通过分析发现该边界对高频信号有很强的衰减作用。利用快速集合经验模态分解(fast-ensemble mode decomposition,FEEMD)分解提取故障电流高频分量,然后利用Teager能量算子计算故障电流高频分量的瞬时能量,并提取两端瞬时能量最大值。区外故障时,故障电流高频分量瞬时能量最大值较小;区内故障时,该值较大。根据该差异来构造保护动作判据,判别故障位置,决定保护是否动作。基于PSCAD(power systems computer aided design),大量仿真实验表明,所提保护方案能够准确判别区内、外故障,并且有较好的耐过渡电阻能力。

贯通式同相供电系统电能变换器的研究

研究了一种基于双PWM变换器技术的电能变换器方案,分析了电能变换器的结构和电能变换原理,针对其实现的功能和特点提出了相应的控制策略。仿真结果证明电能变换器的结构和控制策略是可行的。

基于MEEMD与概率神经网络的贯通式同相牵引直接供电系统故障识别

针对贯通式同相牵引直接供电系统可能发生的雷击故障、雷击干扰和接地故障3种扰动进行建模分析和识别研究。在牵引网仿真模型的基础上,通过实验得到3种扰动的暂态特征。根据以上故障提出了改进总体平均经验模态分解(Modified Ensemble Empirical Mode Decomposition,MEEMD)与概率神经网络(Probabilistic Neural Network,PNN)结合的智能识别方法。MEEMD分解故障暂态电流信号得到本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),分别用样本熵和排列熵提取IMFs分量特征,结合PNN进行故障识别,通过实验看出,基于MEEMD排列熵与PNN结合的智能识别方法能较好地识别牵引网的3种故障。

贯通式同相牵引直接供电系统牵引网边界频率特性研究

分析贯通式同相牵引直接供电系统牵引网及其边界的频率特性。利用牵引网的频域模型,全面分析牵引网频率特性;由牵引变电所与线路的联接方式,提出“牵引网边界”的概念,指出“牵引网边界”由牵引变电所出口处的电容和外侧一段线路组成。分析牵引网和边界对故障暂态分量的衰减特性发现:暂态高频信号在经过牵引网及其边界时都会衰减;牵引网越长,高频暂态量的衰减作用越明显;由于牵引变电所之间的距离较短,牵引网边界对高频量的衰减总大于牵引网的衰减作用。

贯通式同相供电系统技术经济性分析

结合单三相组合式同相供电技术特点,基于既有异相牵引供电系统牵引负荷实测数据,对既有牵引供电线路进行改造方案研究。分别对"只采用组合式同相供电技术而未全线贯通"及"采用组合式同相供电技术和新型双边供电技术使全线贯通"2种方案牵引变压器和补偿装置的容量进行计算和配置,分析并比较2种方案在安装容量上的差异,以工程经济学中的投资回收期指标讨论分析采用贯通式同相供电技术对既有线路进行改造的经济性,为贯通式同相供电系统工程推广提供参考。

载波移相SPWM在贯通式同相供电系统中的应用

针对贯通式同相供电系统中的交-直-交变流器输出电流(电压)谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)较高的问题,提出采用载波移相正弦波脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)方法,将多个单相逆变器级联输出,以此改善输出电压波形。在Matlab/Simulink中建立系统模型进行仿真测试,结果表明,所提方法能够有效改善牵引供电系统电能质量问题,使牵引侧负载电压THD含量减少、电力电子器件耐压水平降低。

电气化铁道贯通同相供电变电所控制策略研究

针对现行换相式和同相牵引供电系统的特点,分析一种采用直接三相-单相交直交变换型贯通同相供电系统方案。该方案既能解决牵引供电系统电能质量问题,又能取消掉牵引网上的薄弱环节"电分相",有利于高速、重载机车实现全线贯通运行。针对贯通供电变电所控制方式,提出采用直接功率控制策略。该方法以瞬时无功理论为基础,控制三相侧和单相侧功率交换。仿真结果表明,在有功和无功指令突变的情况下,变流器能够进行快速跟踪指令,有良好的控制效果。

基于三相-单相电力电子变压器的牵引供电系统负载不平衡、无功和谐波潮流分析

将三相-单相电力电子变压器应用于贯通式同相供电系统,对比计算了传统变压器、电力电子变压器的单相侧和三相侧之间负载不平衡、无功和谐波的潮流关系。基于三电平电路研究了隔离DC-DC变换器和多模块级联整流器的控制方法:整流器采用有功无功解耦控制,实现了三相网侧单位功率因数运行;隔离DCDC变换器采用双边三电平控制,减小了流过中频变压器电感电流有效值。仿真和实验结果验证了基于三相-单相电力电子变压器的贯通式同相供电系统可有效消除负载不平衡、无功和谐波对三相电网电能质量的不良影响,系统动静态性能良好。

同相贯通供电方案灵活备用方式可靠性分析

基于GO法基本原理,以单相组合式同相供电接线方式为例,对3种不同备用方式的牵引变电所建立GO图,利用MATLAB平台,编写GO计算程序,计算相关参数,得出3类牵引变电所可靠性分析结果,并在此基础上分析整个同相贯通供电方案的可靠性并与传统同相供电方案进行比较,结果表明前者可靠性优于后者,且在备用方式上有更多选择,亦可以节约更多设备。