高速铁路牵引供电系统电能质量分析

摘要

随着近几十年科技与经济的飞速发展，作为交通运输主力的铁路运输业有了质的飞跃：从最早的燃气机车到普通电气化铁路，发展至目前时速超过350km/h的高速铁路。在高速铁路的高时速、高密度的特性给家家户户带来了实质性便利的同时，其机车负荷的功率大、严重不平衡以及牵引供电系统的电能质量问题也愈发严重。在电力设备遍布各行各业的今天，对能够引起电能质量问题的系统进行研究是刻不容缓的，尤其是电力设备已愈发精密、敏感。
　　高速铁路电能质量问题主要体现在谐波、负序和电压暂降上。本文以河南省电科院对信阳茗阳变茗月线月亮湾牵引站的系统参数和利用PS-8电能质量测试仪测试的电能质量测试结果为依托，对高速铁路牵引供电系统以及CRH高速动车组负荷进行了理论分析与仿真分析。仿真采用得到国际认可的标准科学计算仿真工具MATLAB软件。本文对高速铁路现有的牵引变压器接线型式和供电方式做了详细的分析对比，并建立了与月亮湾牵引站一致的V/X接线、AT供电方式的牵引供电系统仿真模型，并用实测数据验证了模型的可靠性。本文对高铁负序电流产生的原因进行了详细的分析，介绍了负序电流的危害；通过模拟多工况负荷分配情况产生的负序电流进行了仿真，并对比实测数据进行了分析，介绍对比了多种补偿不平衡的措施并深入研究了RPC协同MSVC的补偿方案。本文分析了高铁机车进入线路时的瞬时冲击的影响和危害，并通过设置断路器开合时间来模拟仿真冲击过程，对仿真结果与实际数据进行了分析，介绍了电压暂降的治理措施。最后本文从机车谐波和网侧谐波两个方面分研究谐波的产生和影响，并分析了谐波抑制装置的构成和效果。结果得出：高速铁路的三相不平衡度较普通电气化铁路更高，负序电流问题严重，需要装设新型补偿装置进行治理；冲击电流和电压暂降情况发生频繁，对敏感用户影响较大；高速铁路的谐波治理情况较已较为理想，含有一些高次谐波，而低次谐波含量很低。

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1绪论

1.1背景意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要工作

2高速铁路牵引供电系统建模

2.1高速铁路牵引供电系统现状

2.2牵引变压器接线方式及原理

2.3 AT供电方式及原理

2.4基于MATLAB的建模仿真及模型验证

2.5本章小结

3高速铁路牵引供电系统负序电流分析

3.1负序电流理论分析及影响

3.2多工况下系统三相电流及负序电流仿真

3.3补偿方案及设备

3.4本章小结

4高速铁路牵引供电系统电压暂降分析

4.1列车出入时的冲击对系统电压的影响

4.2冲击引起的电压暂降仿真

4.3电压补偿技术及装置

4.4 本章小结

5高速铁路牵引供电系统谐波分析

5.1高速列车负荷特性

5.2谐波分析

5.3谐波抑制措施

5.4本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

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