基于DDRTS高速鐵路全并聯(lián)AT牽引供電系統(tǒng)

牽引供電系統(tǒng)是高速鐵路動(dòng)車組的動(dòng)力源泉,繼電保護(hù)是牽引供電系統(tǒng)向動(dòng)車組安全可靠供電的關(guān)鍵。由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、供電方式、用電負(fù)荷的不同,牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與電力系統(tǒng)有很大差別。文章對(duì)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)進(jìn)行了研究。

對(duì)地鐵牽引供電系統(tǒng)而言，會(huì)存在列車頻繁的制動(dòng)造成能源浪費(fèi)以及牽引變電所供電距離較短的問題，增加了線路牽

高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)的主要功能就是向電力機(jī)車提供連續(xù)可靠的電能。而為了使?fàn)恳╇娤到y(tǒng)能夠可靠安全供電，繼電保護(hù)發(fā)揮了重要的作用，一方面在系統(tǒng)正常工作狀態(tài)時(shí)能滿足電力機(jī)車運(yùn)行的要求，另一方面，在系統(tǒng)故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，能迅速而有選擇性地切除故障，保證供電系統(tǒng)及其設(shè)備安全運(yùn)行。在高速鐵路長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，牽引供電系統(tǒng)不可避免地會(huì)發(fā)生故障。從理論上系統(tǒng)地研究高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)與發(fā)展規(guī)律，構(gòu)建新型保護(hù)原理和判據(jù)，從根本上提高繼電保護(hù)的性能，無疑具有重要的理論和實(shí)踐意義。

近年來我國加快了高速鐵路的建設(shè)，對(duì)于高速鐵路來講，牽引供電系統(tǒng)作為高速鐵路正常運(yùn)行的重要保障，一旦牽引供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則會(huì)影響高速鐵路的正常運(yùn)行。高速鐵路牽引供電系統(tǒng)容易受到雷擊而導(dǎo)致故障發(fā)生，因此需要采取有效的防雷措施，確保高速鐵路牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。文中分析了高速鐵路牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)中存在的問題及絕緣子閃絡(luò)的原因，并進(jìn)一步對(duì)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)措施進(jìn)行了具體的闡述。

隨著高速鐵路的高速度、大容量、高密集網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展,高速機(jī)車引起的牽引網(wǎng)諧波放大、諧振問題越發(fā)嚴(yán)峻。為考察牽引網(wǎng)諧波傳輸特性,在分析諧波傳輸理論的基礎(chǔ)上,利用matlab/simulink建立通用的高速動(dòng)車組(electricmultipleunit,emu)與牽引網(wǎng)的聯(lián)合仿真模型,通過對(duì)高速動(dòng)車組的不同工況和不同出力下的諧波特性進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證了模型的正確性。在聯(lián)合仿真模型的基礎(chǔ)上,分別針對(duì)機(jī)車位置固定、不同機(jī)車位置和不同牽引網(wǎng)長(zhǎng)度3種情況下的諧波電流傳輸特性進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明:聯(lián)合仿真模型較恒電流源模型、恒功率源模型更符合牽引供電系統(tǒng)的實(shí)際。該研究結(jié)果對(duì)降低和避免牽引網(wǎng)諧振帶來的危害有一定的參考價(jià)值。

隨著技術(shù)的發(fā)展,高速鐵路的發(fā)展也不斷得到完善.高速鐵路運(yùn)行中,牽引供電系統(tǒng)和觸電網(wǎng)供電系統(tǒng)是高速鐵路列車運(yùn)行的重要保證.高速鐵路穩(wěn)定運(yùn)行,能夠促進(jìn)不同地區(qū)之間的交流.加快鐵路建設(shè)的研究和完善,能夠促進(jìn)我國各個(gè)行業(yè)以及經(jīng)濟(jì)等的發(fā)展.現(xiàn)有的牽引供電系統(tǒng)中出現(xiàn)一些因素,影響高速鐵路的穩(wěn)定運(yùn)行.如何建設(shè)穩(wěn)定安全的高速鐵路,以及如何完善現(xiàn)有的供電系統(tǒng),換成為鐵路發(fā)展的重要趨勢(shì).

為降低高速鐵路牽引供電系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)整體水平，實(shí)現(xiàn)高速鐵路全壽命周期內(nèi)的安全可靠運(yùn)行，對(duì)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究進(jìn)行了綜述分析．將牽引供電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素的來源歸納為設(shè)備性能衰退、服役環(huán)境和人為維修活動(dòng)3方面進(jìn)行論述，總結(jié)了國內(nèi)外電力系統(tǒng)和牽引供電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究現(xiàn)狀．在高速鐵路快速發(fā)展的背景下，分析提出了牽引供電系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估面臨的數(shù)據(jù)信息不完備性與不確定性、服役環(huán)境復(fù)雜性、故障診斷與維修模式不足等問題與挑戰(zhàn)．在此基礎(chǔ)上對(duì)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究方向進(jìn)行展望，未來應(yīng)重點(diǎn)研究數(shù)據(jù)獲取、評(píng)估模型、風(fēng)險(xiǎn)融合和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)用4個(gè)方面內(nèi)容．

針對(duì)高速電氣化鐵道,考慮電力系統(tǒng)阻抗、牽引變壓器阻抗、牽引網(wǎng)阻抗及自耦變壓器漏抗等因素,提出了基于v,x接線變壓器的at牽引供電系統(tǒng)等值電路,并依此給出了短路電流計(jì)算公式,為電鐵設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)配合計(jì)算提供理論基礎(chǔ)?；趍atlab/simulink和labview的仿真計(jì)算驗(yàn)證了模型的可行性,與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析驗(yàn)證了模型的正確性。

高速鐵路牽引供電系統(tǒng)接入電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生諧波、負(fù)序等電能質(zhì)量問題。介紹了高速鐵路牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了典型v／v接線牽引變壓器諧波、負(fù)序電流特性，利用psasp中的電能質(zhì)量分析模塊結(jié)合牽引負(fù)荷的運(yùn)行方式，對(duì)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)接入的區(qū)域電網(wǎng)電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了仿真計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果評(píng)估了高速鐵路牽引供電系統(tǒng)對(duì)區(qū)域電網(wǎng)的具體影響程度，最后對(duì)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)電能質(zhì)量問題提出了相應(yīng)的建議和措施。

針對(duì)當(dāng)前高速鐵路牽引供電系統(tǒng)存在的主要問題,從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營管理等環(huán)節(jié),探討有效預(yù)防和減少高壓電纜故障、雷擊故障、電氣絕緣故障及增強(qiáng)供電系統(tǒng)靈活性等方面的措施和建議,以提高高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的可靠性.

1高壓?jiǎn)涡倦娎|在高速鐵路供電系統(tǒng)中的應(yīng)用情況目前國內(nèi)高速鐵路采用at供電形式,并使用單v變壓器,每個(gè)變電所有4臺(tái)變壓器,其中2臺(tái)并列運(yùn)行,其他2臺(tái)并列備用。低電壓設(shè)備采用全封閉式組合電器,進(jìn)出低壓柜全部采用高壓?jiǎn)涡倦娎|。由于在正常運(yùn)行情況下電流

近年來，隨著我國鐵路事業(yè)的繁榮，高速鐵路的規(guī)模越來越大，對(duì)于高速鐵路來說，牽引供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行十分重要，然而，在牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，雷擊問題成為引起供電系統(tǒng)故障的主要問題之一，基于此，本文首先闡述了當(dāng)前高速鐵路牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)存在的問題，并分析了高速鐵路雷擊導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)的原因，最后提出了加強(qiáng)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)的措施。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,鐵路行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好,特別是高速鐵路,在近年來得到了很好發(fā)展.高速鐵路的建設(shè)不僅方便了人們的生活,同時(shí)還減少人們的外出時(shí)間.牽引供電系統(tǒng)對(duì)高速鐵路來說很重要,它影響到了其正常運(yùn)行,如果它遭受到雷擊,會(huì)對(duì)高速鐵路的運(yùn)行帶來影響,同時(shí)還可能由此出現(xiàn)巨大損失,雷擊問題是牽引供電系統(tǒng)的主要故障原因之一.所以,需要切實(shí)做好高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的雷電防護(hù)工作.

高速鐵路牽引供電系統(tǒng)負(fù)荷過程仿真主要包括動(dòng)車組運(yùn)行的牽引負(fù)荷功率計(jì)算和牽引供電系統(tǒng)的潮流計(jì)算。通過建立牽引計(jì)算模型得到動(dòng)車組運(yùn)行過程中的電氣負(fù)荷特性,基于多導(dǎo)體傳輸線模型,建立牽引網(wǎng)等值電路,基于牽引變電所端口電氣量通用變換關(guān)系,建立牽引變電所等值電路,基于牽引負(fù)荷功率進(jìn)行牽引供電系統(tǒng)潮流計(jì)算,可以得到動(dòng)車組運(yùn)行過程中牽引供電系統(tǒng)的電壓和電流的變化。以此為基礎(chǔ),編制了高速鐵路牽引供電系統(tǒng)負(fù)荷過程仿真程序,通過仿真程序?qū)υ颇鲜￠_通的首條高速鐵路—長(zhǎng)昆客運(yùn)專線鄧家山牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行了仿真計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與中國鐵道科學(xué)研究院的實(shí)地測(cè)試結(jié)果相一致。高速鐵路牽引供電系統(tǒng)負(fù)荷過程仿真技術(shù)的研究對(duì)于深入研究高鐵牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律,對(duì)供電系統(tǒng)中各種供電指標(biāo)的核查、校驗(yàn)等具有重要意義。

故障測(cè)距系統(tǒng)對(duì)牽引供電系統(tǒng)故障區(qū)段快速準(zhǔn)確定位起著至關(guān)重要的作用,本文對(duì)京滬高鐵所采用的故障測(cè)距方法進(jìn)行介紹和研究,實(shí)時(shí)采集每日動(dòng)態(tài)檢測(cè)車線路位置公里標(biāo)及供電臂上牽引供電所亭的分布電流,并結(jié)合gps衛(wèi)星時(shí)鐘實(shí)時(shí)對(duì)時(shí)系統(tǒng)對(duì)所采集的公里標(biāo)和電流進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定,從而實(shí)現(xiàn)q-l分段數(shù)據(jù)表的修正,提高故障測(cè)距精度。

為保障高速鐵路安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)營維護(hù),將故障預(yù)測(cè)與健康管理(phm)的理念與方法應(yīng)用于高速鐵路牽引供電系統(tǒng),開展高速鐵路牽引供電系統(tǒng)phm技術(shù)架構(gòu)與方案研究。結(jié)合系統(tǒng)特點(diǎn),構(gòu)建高速鐵路牽引供電系統(tǒng)phm總體技術(shù)框架,并針對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)和牽引變電所分別設(shè)計(jì)具體phm技術(shù)方案與主要功能。

由于牽引供電系統(tǒng)對(duì)諧振頻率附近的諧波有放大作用,且輸入系統(tǒng)的諧波與系統(tǒng)諧振頻率越近,系統(tǒng)對(duì)諧波的放大作用越大.若通過合理優(yōu)化牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu),使系統(tǒng)諧振頻率避開輸入系統(tǒng)的諧波頻率范圍,則能有效抑制諧波諧振,進(jìn)而達(dá)到降低系統(tǒng)諧波含有率的目的.基于該思路,本文建立了牽引供電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,利用模態(tài)分析理論研究牽引供電系統(tǒng)主要組成元件的諧振靈敏度,并通過實(shí)例計(jì)算,證明優(yōu)化牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)后,牽引供電系統(tǒng)諧波含有率明顯降低,可達(dá)到抑制系統(tǒng)諧波含有率的目的.

為保障高速鐵路安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)營維護(hù),將故障預(yù)測(cè)與健康管理(phm)的理念與方法應(yīng)用于高速鐵路牽引供電系統(tǒng),開展高速鐵路牽引供電系統(tǒng)phm技術(shù)架構(gòu)與方案研究.結(jié)合系統(tǒng)特點(diǎn),構(gòu)建高速鐵路牽引供電系統(tǒng)phm總體技術(shù)框架,并針對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)和牽引變電所分別設(shè)計(jì)具體phm技術(shù)方案與主要功能.

針對(duì)鐵路高速客運(yùn)專線牽引負(fù)荷運(yùn)行特征,研究提出了采用自耦變壓器(at)牽引供電方式,選用220kv及以上電壓等級(jí)外電源供電,確定了單相接線牽引主變壓器及容量設(shè)計(jì)原則,并就牽引供電系統(tǒng)并聯(lián)、越區(qū)及三變壓器運(yùn)行方式進(jìn)行了研究與探討。

地鐵牽引供電系統(tǒng)

通過對(duì)牽引變電站高壓在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求分析,提出適合無人值班模式下高壓設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分布式組成及組網(wǎng)方案,并探討了其與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的連接方式及運(yùn)營維護(hù)模式.

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