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。

城市轨道交通牵引变电所开关柜运行状态量预测与故障推断

城市轨道交通牵引变电所开关柜故障直接关系供电系统运行安全,一旦发生故障,会直接影响城市轨道交通系统的安全稳定运行,严重情况下甚至会引发重大安全事故。为科学指导开关柜维护,有效降低运行风险,需要准确预测开关柜运行状态变化趋势并实现故障推断。提出一种基于长短期记忆神经网络的方法来预测开关柜各状态量变化趋势,并借助鲸鱼优化算法对长短期记忆神经网络模型进行参数优化,采用灰色关联分析的方法对牵引变电所开关柜状态量预测值和故障进行关联度分析。基于南方某城市轨道交通牵引变电所开关柜的历史运营数据,利用模型进行预测分析,并将预测信息提供给运维人员,指导开关柜维修决策。结果表明,提出的基于鲸鱼优化算法-长短期记忆神经网络的方法能够准确预判开关柜故障,为城市轨道交通牵引供电设备运行提供可靠保障。

电气化铁路牵引供电系统车网耦合的潮流计算方法

以多导体传输线模型为基础,推导了牵引变电所和分区所等值电路,构建了适用于不同结构和供电方式的牵引网统一数学模型。对列车牵引传动系统利用参数辨识的方法,建立了感应电动机并联静止负荷的数学模型,实现对列车更准确建模。以此为基础,开发了基于车网耦合潮流计算的电气化铁路牵引供电系统仿真软件。实例计算表明,该方法充分考虑列车与牵引供电网的交互影响,能够更真实地反映牵引供电系统的潮流分布,具有重要的工程应用价值。

牵引网谐波模型及其仿真计算

以圆导线内阻抗的计算方法为基础,结合牵引网中多导体传输的特性,构建了牵引网的链式网络模型,并给出了链式网络切面分割方法及其切面上导线注入电流源的模拟方法。考虑到钢轨对地泄露电导较大,文中采用了精确的π形等值电路来模拟,不仅获得了较高的计算精度,而且也有效地减少了计算量。以此模型为基础对几种供电方式的牵引网进行了谐波电流、电压的分布仿真计算。仿真结果与实测结果吻合,验证了所建模型的准确性,并根据仿真结果得出了相关结论。

高速铁路隧道及高架桥路段牵引网建模与分析

在高铁全并联AT供电方式下的牵引网链式模型基础上,推导多导线的阻抗及导纳矩阵;结合四周无限隧道模型及电磁场理论,计算隧道中导线的自阻抗、互阻抗和分布电容,并求牵引网供电回路和高架桥桥墩间的耦合系数;在Simulink仿真平台里搭建各路段牵引网仿真模型,通过分析该模型输出电气量,验证了所建模型的正确性。在此基础上,研究了负载位置变动高铁牵引网特殊路段的牵引网电压及钢轨电位的分布规律。

牵引供电系统车网高次谐波耦合的研究

基于对交-直型机车与交-直-交型机车谐波特性的分析,对车网系统之间的耦合作用机理进行了阐述,研究了网侧电压谐波对交-直-交型机车变流器的作用机理,并以单线直供牵引网为例绘制了系统谐波阻抗波形图。建立了高次谐波车网系统仿真模型,利用仿真手段对车网耦合作用机理进行了深入研究和验证。得出的结论对今后研究及治理车网高次谐波耦合现象可起到重要的参考作用。

电气化铁路牵引变电所位置及安装容量优化设计

为减少牵引供电系统网络损耗,提高电能质量,合理利用牵引变压器容量。以多导体传输线模型为基础,综合考虑其牵引供电品质和对电力系统的影响,建立了以三相不平衡度为约束条件、一个列车运行周期下的牵引网最小电能损失模型。使用粒子群优化PSO算法对牵引变电所和分区所的位置进行寻优设计,通过找到合理的牵引供电臂长度,使得牵引网电能损失最小,并得到各种接线方式下牵引变压器容量。实例计算表明,该方法能有效减少牵引网网损,降低牵引变压器容量,提高公共连接点电能质量。

考虑牵引网谐波耦合的动车组辅助变流器启动特性分析

动车组辅助变流器运行在谐波含量较高的线路时频繁出现启动失败故障,线路试验结果表明牵引网高次谐波含量与启动失败存在相关性。为研究牵引网谐波电压对交直交型辅助变流器启动过程的影响,首先建立了车载单相变压器谐波模型,分析了牵引网谐波对车载牵引变压器辅助绕组的渗透特性。建立辅助变流器滤波电路谐波模型,对其串联谐振进行理论分析。建立单相不控桥式整流电路的数学模型,理论分析了交流侧谐波对不控整流电路的影响。对发生辅助变流器启动故障的CRH某型动车组的进行测试,对电压进行了谐波分析。根据实测数据对交直交型辅助变流器预充电过程进行仿真分析,与理论分析结果进行了对比。研究结果表明,牵引网谐波会明显渗透到车载牵引变压器辅助绕组,当滤波电路参数与牵引网谐波不匹配时,将激发滤波电路串联谐振,使滤波电容电压严重畸变,会使变流器不控整流阶段的直流侧电压升高,导致辅助变流器出现预充电启动失败故障。对深入研究谐波环境下动车组辅助变流器特性及滤波电路元件参数选取具有一定的指导意义。

电气化铁道牵引网的统一链式电路模型

针对交流电气化铁道不同供电方式牵引网,建立统一复合链式电路模型。牵引网中的各种电气元件,包括短路和断线故障,都描述为纵向串联元件或横向并联元件。按照链式电路结构,可方便地利用各电气元件的节点导纳矩阵构建出整个牵引网的数学模型。考虑到回流网络存在较大对地漏泄电导,对牵引网均匀多导体传输线段采用多相等值π型电路。在牵引网端部截断处理上,引入了半无限长多导体传输线的特征导纳矩阵模型,利用相–模变换理论给出相关计算公式。牵引网统一数学模型的建立为进一步研究潮流计算,即一定负荷条件下的电压电流分布奠定了基础,同时该模型也可用于牵引网稳态短路电流计算和谐波谐振等研究。

电气化铁路高压电缆牵引网电气特性研究

基于电缆牵引网的等效模型推导出短回路内的电流分布特性及电缆牵引网等效阻抗。基于京沪高铁实际线路数据及行车安排,建立高压电缆牵引供电系统模型,对补偿系数及系统(包括电力系统和主变压器)漏抗对电缆牵引网电容效应的影响进行了仿真,并对紧密运行工况下电缆牵引网的电压进行了校验。仿真结果表明,当主变电所的数目分别为3个、4个或5个时,紧密运行工况下牵引网最低电压均满足动车组正常运行电压要求。

电缆牵引供电方式电气特性研究

介绍了电气化铁路电缆牵引供电方式原理,分析了电缆供电牵引网电流分配关系,并在MATLAB/SIMULINK仿真环境下,建立了电缆供电方式牵引网仿真模型,仿真分析了不同分段距离下牵引网短路阻抗、牵引臂长距离空载和负载条件下电压损失以及不同电缆截面下电流分配系数。

牵引供电系统异相短路保护的新方案

电力机车不降弓通过牵引变电站时容易引发异相高阻电弧短路,此时常规保护将出现拒动。文中建立了高阻电弧故障仿真模型和牵引供电系统接触网模型,并对异相短路的特征进行了分析。根据异相短路时故障相间电压中3次谐波含量高的特点,提出了利用检测故障相间电压大小和3次谐波含量的保护方案。该方案不受变压器空载投入和受电弓接入瞬间的暂态电压影响,能正确区分异相短路和常规短路,且具有原理简单、易于实现的特点。

牵引电流对桥梁区段信号电缆的电磁串扰研究

随着高速铁路的快速发展,铁路现场信号电缆受干扰的问题愈发突出,特别是在贯通地线和信号电缆同槽铺设的桥梁区段,对铁路运输的安全造成不良影响。在考虑桥梁区段特点的基础上,针对信号电缆双端接地的情况建立加入信号电缆外皮的牵引供电系统链式网络模型,利用潮流算法进行仿真计算,通过实测数据验证模型的有效性。分析信号电缆串扰的主要来源,在所建立模型的基础上计算信号电缆受串扰产生的感应电动势,考虑贯通地线和信号电缆间距对其影响,并给出故障条件下信号电缆的适宜长度,为减少铁路信号电缆的串扰影响和其铺设方法的研究提供参考依据。

一种对高速铁路牵引网建模仿真的新方法

围绕高速铁路AT供电方式下的牵引网,利用RTDS自带的CBuiled(用户自定义)软件,自定义了基于物理参数的AT牵引网模型,通过模拟仿真,验证了自定义复线AT牵引网模块的正确性和可用性。

客运专线牵引供电系统电气特性的仿真研究

采用建模仿真的分析方法,以甬台温客运专线某一供电臂为原型,根据客运专线牵引供电系统的结构特点建立仿真模型。仿真分析了牵引网短路故障情况下,变电所测得的牵引网阻抗,并分析综合接地对牵引供电系统阻抗特性的影响;还仿真分析了在正常运行情况下,牵引网的电流分配关系。

基于机器视觉的枪弹外观缺陷检测系统研究

为了实现枪弹外观缺陷自动检测,研究了基于机器视觉技术的枪弹外观缺陷检测系统。首先针对枪弹外观缺陷图像特点,分析了采用灰度阈值及单一颜色模型分割缺陷的局限性,提出基于混合颜色模型的缺陷图像分割方法,实现了枪弹外观缺陷快速、准确分割;然后通过分析枪弹外观缺陷特点,分别从形状、颜色和纹理共选取了12个类别差异明显的特征参数,提取了枪弹外观缺陷特征;最后选择BP神经网络作为缺陷分类器,根据经验和实验确定了神经网络结构及参数,并分析了传统BP算法在枪弹外观缺陷分类应用中的不足,通过改变收敛标准、自适应调整步长和引入动量项以优化BP算法,改善了神经网络分类效果。实验表明,枪弹外观缺陷检测系统能够实现缺陷自动分割、识别与分类,正确识别率达91.7%,表现出较好的准确性和鲁棒性。

一种基于快扫描的牵引供电系统运行仿真方法

基于Matlab建立了一种城市轨道交通直流牵引供电系统的仿真方法,采用快扫描的方式不断地对仿真模型进行参数修改和调用,完成了对直流牵引供电系统的仿真。该方法不仅对牵引计算进行了统筹考虑,基于最快牵引策略进行了牵引计算,而且建立的牵引变电站的仿真模型是基于新型能馈式脉冲整流器,为城市轨道交通的新建和扩建提供了一种分析方法。

基于阻抗分析的铁路车网耦合系统低频振荡研究

针对国内电气化铁路频繁发生低频振荡现象并造成机车牵引闭锁、供电系统保护跳闸等事故,围绕机车—供电网(车网)低频振荡的产生机理、影响因素进行理论与仿真分析,推导得到了车网阻抗模型。采用阻抗比稳定性判据,分析了机车数量、供电网等效阻抗和机车整流器控制参数等对车网系统低频振荡现象的影响规律。利用详细的车网时域仿真模型,验证了频域阻抗模型分析所得结论,为更好地抑制车网系统低频振荡现象提供了参考依据。

牵引网阻抗频率特性的研究

针对单线带回流线的直接供电方式牵引网阻抗频率特性进行了研究,计算了该情况下的牵引网导线参数,并利用Matlab/Simulink工具箱搭建了牵引网仿真模型,仿真结果表明单线带回流线的直接供电方式牵引网阻抗随频率的变化而变化,并且与供电臂长度有关,其中13次、25次谐波对牵引网阻抗影响最为严重。

牵引供电系统牵引网的四端网络级联模型及其仿真

本文针对牵引供电系统的ＡＴ、ＢＴ、直供、单线、复线等型式和各种供电方式的牵引接触网的电气特性，建立了一个统一的数学模型，即四端网络级联模型。该模型及其仿真算法适用于牵引供电系统仿真器（ＴＰＳ）的研究与开发。