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。

基于地铁综合监控的动态无功平衡控制研究

地铁动力及照明负荷涉及多个用电系统,每个用电系统内容不同,开启时间不定,其功率因数也不相同,电能质量很难控制。基于部分地铁供电系统公共连接点(PCC)功率因数小于0.9的现象,通过对地铁供电系统组成及负荷构成分析,对无功功率的产生、补偿容量及补偿方式的研究,广州地铁10号线结合电能质量测量数据,制定相应的治理方案。运用基于综合监控的网络化动态平衡控制进行双向补偿,实现系统呈容性时补偿感性无功,系统呈感性时补偿容性无功,确保系统不出现过补偿。运行结果证明,该方法可在消除谐波、避免谐振风险以及改善电能质量的同时,提高地铁系统的运行稳定性,保障各用电系统、电子设备、仪器仪表的正常安全运转。该方案可对同类工程实践起到参考作用。

基于FCE-AHP模型的地铁电源系统健康状态评估

地铁电源系统是地铁高效、安全、稳定运营的重要保障,针对电源设备的健康状态评估,提出一种基于模糊综合评价法的评估方法。首先根据设备运行实际情况、外部环境因素影响、设备运行时的自身特性,构建电源设备评估指标体系;其次采用层次分析法确定指标层、元件层权重;接着通过对指标监测数据隶属度值的计算,构建第1层模糊评判矩阵,采用加权平均算子将指标层权重与隶属度矩阵结合,并以此构建第2层模糊评判矩阵;最后结合元件层权重与第2层模糊评判矩阵,构建整体模糊评判矩阵,对整体电源系统进行健康评估,基于隶属度最大原则,根据划分的4个健康等级,建立电源系统整体健康状态评估模型。经在宁波地铁某号线实际监测数据的验证表明:该评估方法符合设备实际运行情况,证实了其合理性,同时也为设备进行状态修提供了科学依据。

基于双池化的多层感知机光功率预测方法

[目的]针对地铁通信系统历史光功率数据缺失但历史相关数据充分的情况,提出基于双池化多层感知机模型的光功率预测方法。[方法]介绍了多层感知机模型和基于双池化多层感知机模型的结构和预测原理。基于成都地铁通信系统检测数据,通过试验对比分析了不同模型的预测结果,以及基于双池化多层感知机模型在不同变量下的预测结果。[结果及结论]基于双池化多层感知机模型具有较好的预测精度。在面对环境信息的多变性和时序信息的重复性问题,该模型能够分别使用最大池化(Maxpooling)和平均池化(Avgpooling)进行特征提取,有效利用数据信息对输入光功率进行预测;该模型充分考虑了地铁通信系统输入光功率受到的相关影响因素和数据的突变特点,能够有效解决光功率时常突变、难以预测的问题。

基于TCMS的地铁列车辅助供电系统双母线并网供电控制技术方案

[目的]在目前列车辅助供电系统主流的交叉供电方式及扩展供电方式下,某台SIV(辅助逆变器)发生故障时,将对列车上用电设备的正常运行造成一定程度的影响。并网供电方式作为新兴的控制技术,具有其优越性,应对并网供电控制技术进行深入研究。[方法]以上海轨道交通8号线为例,针对该线第三批次购入列车辅助供电系统响应速度慢、可靠性不高等问题,在第四批次新购入列车的设计上提出了基于TCMS(列车控制与管理系统)控制的双母线并网供电方案。即:在中间车布置4个TLK(并联接触器),将4段单独的中压母线贯通在一起。介绍了该方案下列车辅助供电系统的中压母线结构,分析了SIV内部启动阶段和并网启动阶段的动作时序,阐述了并网供电控制逻辑、SIV启动逻辑和故障保护逻辑。[结果及结论]所提方案的并网时间大为缩短(最短可达2.5 s)。双母线多TLK的中压母线拓扑避免了母线短路导致的系统功能整体失效,提高了列车辅助供电系统的可靠性。基于TCMS控制的并网供电技术有望成为今后城市轨道交通列车辅助供电技术的发展方向。

“双碳”驱动下深圳地铁供电系统低碳节能技术应用与实践

实现“碳达峰、碳中和”是我国重大战略决策,也是推动社会经济高质量发展的内在要求。城市轨道交通近年来得到快速发展,但也面临能源消耗和碳排放不断增长的问题。地铁供电系统为城市轨道交通提供电能,在保证正常运营的前提下,通过有效的低碳节能技术手段来减少能源消耗、减少碳排放,是地铁供电系统建设的重要环节。文章结合深圳地铁供电系统的建设运营实践,从新能源的利用、提高能源利用效率、绿色智能照明及智能能源管理系统建设4个方面进行了探讨,为双碳目标下的城市轨道交通供电系统低碳绿色建设提供参考。

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。

地铁列车大功率高频辅助变流器散热系统的设计及优化试验验证

[目的]地铁列车大功率辅助变流器高度集成化后,散热要求越来越高,为此有必要提出散热系统新设计方案。[方法]通过系统的损耗计算、风机选型、散热风道布局等一系列正向设计,结合仿真来验证热设计的合理性。[结果及结论]仿真表明,在单台辅助变流器故障工况下,中间腔室流场分布不均,导致变压器温升较高,存在热失效风险。在此基础上对风道结构进行优化,仿真确认优化后风道的流场分布较均匀,变压器温升显著降低且在器件应用温度范围内,表明优化后散热系统满足应用需求。为验证理论设计的合理性,开展了样机的温升试验,对比仿真和样机试验结果,在单台/两台满载工况下,关键器件的温升和仿真温度差控制在5℃,均在选型的应用范围内,表明风道散热系统设计合理。通过正向优化设计提出了一种新型变流器散热系统及柜体结构,样机试验验证了仿真分析的有效性,大幅缩短了样机的开发周期,提高了市场响应速度,为大功率高频辅助变流器设计及优化提供方法及思路。

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。

基于BP-MIV的地铁磁感应电压影响因素贡献度分析

地铁牵引电流在列车运行中动态变化,导致周边电网回路中产生磁感应电压,由此产生的感应电流是致使变压器发生直流偏磁的关键因素之一。磁感应电压的产生受多种因素影响,为定量分析不同影响因素对其贡献度的大小,首先利用磁感应电压公式推导出地铁磁感应电压的主要影响因素,其次建立“地铁线路-输电线”磁耦合边界元模型,仿真分析关键因素对感应电压的影响,在列车平稳运行阶段,感应电压受影响很小,在1 000 m处,感应电压已衰减了90%,继而构建了产生磁感应电压的反向(back propagation,BP)神经网络,并采用平均影响值(mean impact value,MIV)解析各个影响因素对磁感应电压的贡献度。结果表明,等效回路中磁感应电压更易被等效回路长度影响,其贡献度为44.38%,相对距离的贡献度最小,仅为21.31%。因此,电力系统构成等效回路的面积是影响最终在闭合回路中产生磁感应电压值的最重要因素。

广州地铁18号线和22号线AC 25 kV同相牵引供电方案研究

广州地铁18和22号线属于市域铁路,速度高、运量大,牵引供电系统采用AC 25 kV供电制式。针对AC 25 kV牵引供电系统存在的电分相问题,在牵引变电所采用单相组合式同相供电方案,取消牵引变电所出口电分相;牵引变电所供电臂间采用电子开关过分相,消除所间无电区。该供电系统解决了电能质量问题,实现全线不断电同相供电,列车无感知断电运行,安全高效地实现了运量提升、再生制动能量利用提高等目标,是AC 25 kV智能同相牵引供电技术在城市轨道交通中的成功应用。

地铁车辆基地光伏电站设计及仿真研究

车辆基地远离城市中心且无阴影遮挡影响,建筑面积相对较大,具备安装光伏组件的良好条件。基于一个车辆基地实例,依据已设计的建筑图纸,通过分析、计算,完成屋顶光伏电站的设计,并通过PVsyst软件仿真验证了设计的合理性。同时制定了环境效益分析表,估算静态投资回收期,为光伏电站前期勘察设计提供技术及数据支持,为业主投资、建设提供决策依据,为车辆基地屋顶光伏电站的大面积推广提供了借鉴。

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。

地铁引起的变压器偏磁电流特征分析

城市轨道交通的迅速发展,导致周边电力变压器直流偏磁问题愈发严重。侵入变压器的偏磁电流主要包括杂散电流和感应电流两部分,首先探究电网回路与地铁牵引供电系统电磁耦合机理,然后运用CDEGS和PSCAD软件分别搭建电耦合和磁耦合仿真模型,以此分析侵入电网回路中的杂散电流和感应电流的时域及频域特征,最后研究单条线路上列车运行数量、列车运行工况对于电网回路中偏磁电流分布的影响。研究结果表明:耦合电流为低频时变电流,电流频域集中于0~0.05 Hz频段,且杂散电流中的纯直流分量占比多于感应电流。

地铁刚性接触网供电系统弓网状态在线检测装置

城市轨道交通弓网异常磨耗会增加接触网和列车的维护成本,影响城市轨道交通的正常运营。弓网状态在线检测装置通过采集受电弓、接触网的相关数据,经过非接触式测量、图像识别及人工智能算法可实现弓网状态的实时监测,能够及时发现和解决弓网问题。介绍了弓网状态在线检测装置的功能模块、弓网状态数据可视化分析和仪表板交互界面设计等内容。该装置基于收集到的燃弧、拉出值、碳滑板厚度等数据,以FineBI数据平台为分析工具进行数据整合和分析,并在交互界面以可视化方式展现分析结果。该检测装置可为监测把控弓网关系,尤其是监测燃弧点、燃弧区域的变化情况,为受电弓碳滑板检修、接触网拉出值检查及平推提供技术支撑。

基于感应电压触电事件分析的35kV单芯电缆护层接地方式研究

基于感应电压触电事件分析,根据35kV单芯电缆护层接地方式的选择原则及护层感应电压的计算,给出地铁供电系统中35kV单芯电缆护层的合理接地方式,以降低系统故障率,优化设备管理与运行。

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。

光伏发电系统在济南地铁1号线高架车站的应用

以济南地铁1号线高架车站为例,对光伏发电系统在该高架车站应用的可行性进行分析,并对应用于该高架车站的光伏发电系统的光伏组件、光伏支架、逆变器的选型,光伏并网方式设计,光伏监控系统设计等进行阐述;最后对该高架车站光伏发电系统产生的经济效益和环境效益进行分析。结果表明:济南地铁电价按照0.57元/kWh计算,平均每年可节约电费51.6万元,25年可节约电费1290万元;除去初始投资,结合本项目的中标价格6.74元/kWh,即使不考虑政府补贴,静态投资回收期也仅为10.26年;NO_(x)、CO_(2)、SO_(2)的年减排量分别为12.35、820.90、24.76 t,具有较好的经济和环境效益。

基于HSR的地铁供电系统跨站网络化保护方案

目的:地铁供电系统的继电保护装置存在组网严重依赖交换机、供电系统交直流侧的继电保护装置信息界限分明及地铁线路各站间的继电保护装置信息交互能力差等缺点。为了解决上述问题,提出一种基于IEC 62439-3:2010标准中HSR(高可用性无缝环)的地铁供电系统跨站网络化保护方案。方法:介绍了地铁供电系统继电保护装置的现状;介绍了HSR的结构及工作原理;介绍了基于HSR的地铁供电系统跨站网络化保护方案中的组网方案和关键技术及设备;通过在实验室搭建测试平台来模拟地铁同一线路相邻3个变电站间保护装置的数据流动,验证HSR组网方案的网络可靠性和网络传输实时性。结果及结论:HSR能够避免网络切换时间和数据丢包风险,通过HSR进行组网具有不亚于双星型网络的可靠性;在双边供电模式和大双边供电模式下,继电保护装置均动作正常,能够满足网络实时性和可靠性要求;所提保护方案减少了现场布线的复杂度,降低了工程前期成本和后期运维费用,经济效益可观。

地铁交流供电系统无功平衡策略研究——以广州地铁18号线为例

为实现地铁交流供电系统无功平衡,以广州地铁18号线为例根据线路拓扑结构,分析造成无功过剩的原因,计算该线路供电系统的无功水平,考虑线路中无功补偿装置的补偿容量和补偿方式等因素,提出基于枚举法和粒子群算法的供电系统无功补偿方法,给出无功补偿策略。结合地铁18号线的线路数据进行仿真,结果表明,通过以上方法提出的无功补偿策略可使供电系统无功得到较好的平衡。