干式车载牵引变压器绕组区域动态温度计算模型

干式车载牵引变压器质量轻、安全系数高,但其内部热场随运行环境及负荷状态频繁波动。为实现干式车载牵引变压器绕组动态温度的快速计算,基于热电类比原理搭建分布式动态热网络拓扑结构,并借助CFD模型开展仿真试验,探究运行参数和风道尺寸对散热性能的影响,提出风道出口温度计算方法;基于干式车载牵引变压器绕组温升试验平台,验证动态温度计算模型的有效性。结果表明:针对不同结构参数和时变运行场景,所建绕组动态温度计算模型均能准确获取绕组区域温度分布及动态变化情况,相比CFD数值仿真节省99%以上的时间成本,有助于干式车载牵引变压器热容量的合理规划和设计效率的进一步提高。

光储接入牵引供电系统应急供电方案下低频稳定性研究

“双碳”目标背景下,新能源较大规模接入牵引网可能成为铁路运输新趋势。为对意外失电的列车紧急牵引并打破铁路领域传统用能壁垒,实现铁路能源自给型低碳供电并与电网互为备用,各系统能量互联互通,首次提出一种应急供电方案灵活利用牵引网侧接入的光储装置牵引列车并对“光-储-车网”耦合系统的低频稳定性展开研究。首先,制定RPC双模式单相全桥逆变器的控制方法结合光储运行状态协调控制策略划分工作模态;然后,利用小信号及状态空间平均法建立光储、客车(CRH3型动车)以及投影到dq坐标系下铁路功率调节器直流侧阻抗模型;最后,利用所得“光-储-车网”3个子系统的导纳模型,引入一种适应多工况的无源判据,揭示控制器参数及多源对牵引供电系统电气稳定性的影响规律。研究结果表明:所提方案通过新能源及储能装置在昼夜多工况下均能长时持续稳定牵引列车,当新能源或电网供电出现意外二者可互补切换,故障条件下机车仍可受电稳定行走。此外,光储电压环比例增益对该系统阻抗匹配性稳定性有较强的电气敏感性,所建模型结合无源判据指导调参接入不同供电源补偿系统阻抗可治理部分失稳现象,该方案下储能系统具有良好的补偿特性。在Starsim半实物实验平台验证了“光-储-车网”耦合系统应急供电方案的可行性及稳定性研究的正确性。

铁路运行的电能质量影响(一):建模基础

电气化铁路负荷易对电网母线造成较严重的电能质量污染,有必要通过建模分析。作为两篇系列文章的第一篇,详细阐述了用于分析普铁和高铁在各种工况运行对变电站电能质量影响的建模方法。建模分为变电站建模、牵引网及车辆建模、运行电铁外的其他负荷建模。为保证分析结果的精确性,牵引网模型在已有研究基础上采用链式电路模型,考虑各导线之间的耦合;为比较客车和货车对电网电能质量影响,列车建模计及高铁客车和普铁货车。

基于整流机组外特性的地铁车辆短路电流计算

结合实际运行的地铁线路、车辆电气参数,重点研究了整流机组电气特性,提出基于整流机组外特性的地铁车辆短路电流的计算方法,建立"变电所-牵引网-地铁车辆"模型并进行了仿真分析,得出地铁车辆短路暂态过程计算结果与仿真对比,波形误差小于5%。对实际运行工况进行应用分析,结果表明,模型计算可校验"车-网"保护配置的可靠性。研究工作为选择直流快速断路器、确定系统保护配置以及评估系统供电能力提供理论依据及数据支持。

计及分布参数的双端口等效牵引网建模、验证及稳定性分析

针对现有牵引网模型难以进行阻抗建模以及进行系统稳定性分析的问题,采用一种牵引网的戴维南-戴维南等效电路模型,在考虑牵引网的分布参数特性的同时,将牵引网简化为一个含受控源的双端口电路。与实际线路测量数据的对比结果表明,采用所提建模方法得到的线路参数在中频段吻合实际线路数据。基于所提模型对车网级联系统进行稳定性分析,结果表明所提模型相较于传统简单模型能够更准确地分析系统低频振荡,同时牵引网长度显著影响系统低频振荡稳定性。

高速公路充电网络充电设施运行状态时空预测建模

准确的充电网络充电设施运行状态时空预测建模是高速公路预约充电优化的基础。考虑电动汽车行驶速度与传统汽车相接近,基于传统汽车的实际行驶速度数据,提出了一种高速公路充电网络充电设施运行状态时空预测建模方法。一方面,采用灰色关联分析法、协整-自回归移动平均法和小波神经网络方法对电动汽车的行驶速度进行滚动预测;另一方面,基于预测值和观察值,利用蒙特卡洛方法、弗洛伊德方法和排队算法对高速公路充电网络充电设施运行状态进行时空预测。算例研究结果表明,采用所提方法得到的高速公路充电网络充电设施运行状态时空预测结果比较准确,可满足电动汽车预约充电优化需求。