高铁牵引负荷特性与供电方案及其经济性研究

摘要

随着我国高速铁路的飞速发展，对牵引供电系统的安全性、可靠性及经济性研究日益重要。目前我国高速铁路普遍采用大容量Vx接线牵引变压器与2×27.5kV AT供电方式，具有很强的供电能力。然而不难发现，在高速铁路运行初期，运量偏小，实际发车密度远远小于设计时考虑的发车密度，因此牵引变压器容量利用率低，影响高速铁路经济运行。本文依托于京沪高铁项目—《基于网格化运行图牵引供电系统经济运行研究》开展工作。 本文基于京沪高速铁路实测负荷数据，对牵引负荷特性进行研究。首先，基于实测电流数据得到牵引变电所馈线电流概率分布直方图，利用β分布对直方图进行拟合，并通过判定系数进行检验，结果说明拟合效果良好；同时对单辆列车在某一限速区段匀速运行时有功功率概率密度曲线进行分析，结果说明列车匀速运行时其有功功率概率密度服从正态分布函数。其次，根据不同发车密度、牵引变电所是否靠近车站两个分类条件，对当前行车条件下高速铁路牵引变电所典型负荷曲线进行分析，并与设计所用典型负荷曲线进行对比。最后，基于实测牵引负荷电流数据，分别得到十六辆编组、八辆编组列车在固镇牵引变电所到大贠家分区所这一供电区间内运行时的列车电流曲线并验证其正确性；以牵引变压器温升和寿命损失为约束条件，结合京沪高速铁路列车运行图对该供电区间的牵引变压器容量进行举例计算。 本文通过对实测牵引负荷分析发现，当前京沪高速铁路牵引变压器容量利用率较低，牵引变压器容量存在很大的裕度。因此以牵引变电所经济运行为优化目标，提出了相应的经济运行方案。同时，对各个牵引变电所在经济运行方案下的三相电压不平衡度、牵引变压器温升和寿命损失进行校验。 利用Matlab/Simulink软件搭建高速铁路牵引供电系统仿真模型，对经济运行方案下各个牵引变电所牵引网电压水平进行验证。结果说明在当前牵引负荷条件下，本文所提经济运行方案具备可行性。最后对优化运行方案下牵引变电所经济性进行简要分析。

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