直流牵引供电系统钢轨电位异常升高机理及优化措施研究
发布时间：2021-07-16 16:26
随着轨道交通的迅猛发展,其供电安全问题日益明显。由于城轨大多利用直流电供电、钢轨回流的方式,在回流过程中钢轨电位问题突出,钢轨电位限制装置动作频繁,严重影响系统的正常运营,危及人身安全。钢轨电位的分布规律及控制方法尚待进一步阐明,为解决上述存在的问题,本文主要对直流牵引供电系统功率分配影响下钢轨电位异常升高机理进行研究。本文首先针对多列车多牵引变电站并列运行模型开展研究。分析包含再生制动能量吸收装置（READ）的牵引变电站、牵引网、列车的工作特性,建立相应的数学模型;分析排流柜、钢轨电位限制装置的动作特性,建立回流系统混合参数模型,利用参数修正法得到集中参数等效模型,建立多列车多牵引变电站整体仿真模型;分析列车运行时的受力情况,建立列车牵引计算模型,结合实际线路得到多列车运行时的距离、功率和运行图。其次,针对多列车多牵引变电站并列运行仿真开展研究。基于“链式网络+节点电压法+Picard迭代算法”进行直流牵引供电系统静态及动态潮流计算;结合供电系统的潮流分布,建立全线钢轨电位动态分布计算模型;仿真结果表明,该潮流算法及钢轨电位的动态分布计算方法能够准确仿真复杂工况下钢轨电位的分布规律;...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钢轨电位的动态分布
工程硕士专业学位论文48（c）钢轨电位的时间-距离分布（d）钢轨电位-距离分布图4-6READ启动阈值为1600V的钢轨电位分布Figure4-6RailpotentialdistributionwithREADstartupthresholdof1600V当READ的启动阈值设置为1600V时，供电区间内的制动列车向接触网反馈的再生制动功率优先被就近牵引变电站的READ吸收，从而避免功率的长距离跨区传输。对t=135s时的系统功率分配和钢轨电位进行分析，该情况下系统多节点之间功率分配如表4-8所示。表4-8阈值改变后135s多节点之间的功率分配Table4-8Powerdistributionbetweenmultiplenodesafterthresholdchangeat135s电源（kW）负荷（kW）变电站1Z列车s1C列车x1C变电站5Z列车s2C2983.731279.6900变电站2Z03981.1900变电站3Z003934.080列车x2C001269.32930.69由表4-8可知，135s时刻下牵引变电站2Z和牵引变电站3Z处于再生制动工况，投入再生制动能量吸收装置READ，相当于系统的负荷，从接触网吸收制动列车向牵引网回馈的再生制动能量。当READ的启动阈值为1600V时，2.7479km处的上行再生制动列车s1C向牵引网回馈的再生制动功率中只有1279.69kW被0.1117km处的上行加速运行列车s2C吸收，功率传输距离为2.6362km，剩余的3981.19kW被牵引变电站2Z处的READ吸收。结合图4-4RAED的启动阈值为1800V情况下的钢轨电位动态分布情况，135s时刻READ启动阈值不同的情况下全线钢轨电位的分布如图4-7所示。
工程硕士专业学位论文504-8所示。更改列车的发车间隔，将其设置为100s，钢轨电位的动态分布如图4-9所示。当列车的发车间隔为120s时，全线钢轨电位最大值为106.9V，位于134s时刻，0.0574km位置处；全线钢轨电位最小值为-101.2V，位于717s时刻，0.0966km位置处。当列车的发车间隔为100s时，全线钢轨电位最大值为33.75V，位于393s时刻，6.6071km位置处；全线钢轨电位最小值为-29.54V，位于434s时刻，7.5482km位置处。根据图4-8、图4-9可知，当列车运行图的发车间隔由120s变为100s时，全线的钢轨电位显著降低。（a）钢轨电位的3D分布（b）钢轨电位-距离分布（c）钢轨电位的时间-距离分布（d）钢轨电位-时间分布图4-8发车间隔为120s的钢轨电位分布Figure4-8Railpotentialdistributionwithdepartureintervalat120s
【参考文献】：
期刊论文
[1]城轨杂散电流与钢轨电位限制装置的关系探讨[J]. 林捷. 科技资讯. 2019(34)
[2]城市轨道交通行业发展现状与趋势[J]. 李昌涛. 交通世界. 2019(19)
[3]24脉波移相整流变压器技术研究综述[J]. 孙玉伟,潘天雄,严新平,袁成清,汤旭晶,潘鹏程. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2019(03)
[4]城市轨道交通交流供电系统钢轨电位动态分布[J]. 岳新华. 电气化铁道. 2019(02)
[5]城市轨道交通2018年度统计和分析报告[J]. 城市轨道交通. 2019(04)
[6]城市轨道交通再生制动能量吸收方案分析与研究[J]. 张全柱,李圆红,邓永红,马红梅. 华北科技学院学报. 2018(06)
[7]城市轨道交通直流牵引供电系统有关技术研究[J]. 张飞. 工程建设与设计. 2018(20)
[8]城市轨道交通排流装置与钢轨电位限制装置并柜建模分析[J]. 胡维锋,花春桥. 城市轨道交通研究. 2018(07)
[9]分级式钢轨电位限制装置的研究[J]. 于志永. 城市轨道交通研究. 2017(09)
[10]应用于轨道交通中24脉波自耦变压整流器的仿真研究[J]. 王恒,崔雪,冯云斌,曹玉胜. 电测与仪表. 2017(07)
博士论文
[1]牵引供电系统潮流可解性与供电能力评估[D]. 张俊骐.北京交通大学 2018
[2]直流牵引供电系统回流安全关键技术研究[D]. 杜贵府.中国矿业大学 2017
[3]城市轨道交通直流牵引回流系统防护技术研究[D]. 张栋梁.中国矿业大学 2012
[4]地铁杂散电流分布规律及腐蚀智能监测方法研究[D]. 王禹桥.中国矿业大学 2012
[5]直流牵引回流系统分析及轨电位相关问题研究[D]. 李国欣.中国矿业大学 2010
[6]城市轨道交通再生制动能量利用技术研究[D]. 许爱国.南京航空航天大学 2009
[7]城市轨道交通列车运行过程优化及牵引供电系统动态仿真[D]. 刘炜.西南交通大学 2009
硕士论文
[1]基于VVVF的城轨车辆牵引传动控制技术及仿真研究[D]. 潘宣伊.吉林大学 2019
[2]直流牵引供电回流系统安全参数分布特性与限制方法研究[D]. 刘艳梅.中国矿业大学 2019
[3]地铁回流安全参数分布规律及控制方法研究[D]. 周根华.北京交通大学 2018
[4]考虑再生制动能量回收利用装置的直流牵引供电系统建模与仿真[D]. 王波.北京交通大学 2018
[5]城市轨道交通杂散电流动态分布及泄漏监测研究[D]. 刘颖熙.中国矿业大学 2017
[6]城市轨道交通牵引供电系统再生制动仿真研究[D]. 吴晗.中国矿业大学 2017
[7]城市轨道交通杂散电流分布特性及仿真研究[D]. 李嘉成.西南交通大学 2017
[8]有轨电车牵引供电系统负荷建模及潮流计算研究[D]. 李昕.北京交通大学 2015
[9]城市轨道交通钢轨电位过高原因及限制措施研究[D]. 许蓓.中国矿业大学 2015
[10]基于停站时间模型的列车运行图生成及延迟分析[D]. 张少波.北京交通大学 2014
本文编号：3287348
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钢轨电位的动态分布
工程硕士专业学位论文48（c）钢轨电位的时间-距离分布（d）钢轨电位-距离分布图4-6READ启动阈值为1600V的钢轨电位分布Figure4-6RailpotentialdistributionwithREADstartupthresholdof1600V当READ的启动阈值设置为1600V时，供电区间内的制动列车向接触网反馈的再生制动功率优先被就近牵引变电站的READ吸收，从而避免功率的长距离跨区传输。对t=135s时的系统功率分配和钢轨电位进行分析，该情况下系统多节点之间功率分配如表4-8所示。表4-8阈值改变后135s多节点之间的功率分配Table4-8Powerdistributionbetweenmultiplenodesafterthresholdchangeat135s电源（kW）负荷（kW）变电站1Z列车s1C列车x1C变电站5Z列车s2C2983.731279.6900变电站2Z03981.1900变电站3Z003934.080列车x2C001269.32930.69由表4-8可知，135s时刻下牵引变电站2Z和牵引变电站3Z处于再生制动工况，投入再生制动能量吸收装置READ，相当于系统的负荷，从接触网吸收制动列车向牵引网回馈的再生制动能量。当READ的启动阈值为1600V时，2.7479km处的上行再生制动列车s1C向牵引网回馈的再生制动功率中只有1279.69kW被0.1117km处的上行加速运行列车s2C吸收，功率传输距离为2.6362km，剩余的3981.19kW被牵引变电站2Z处的READ吸收。结合图4-4RAED的启动阈值为1800V情况下的钢轨电位动态分布情况，135s时刻READ启动阈值不同的情况下全线钢轨电位的分布如图4-7所示。
工程硕士专业学位论文504-8所示。更改列车的发车间隔，将其设置为100s，钢轨电位的动态分布如图4-9所示。当列车的发车间隔为120s时，全线钢轨电位最大值为106.9V，位于134s时刻，0.0574km位置处；全线钢轨电位最小值为-101.2V，位于717s时刻，0.0966km位置处。当列车的发车间隔为100s时，全线钢轨电位最大值为33.75V，位于393s时刻，6.6071km位置处；全线钢轨电位最小值为-29.54V，位于434s时刻，7.5482km位置处。根据图4-8、图4-9可知，当列车运行图的发车间隔由120s变为100s时，全线的钢轨电位显著降低。（a）钢轨电位的3D分布（b）钢轨电位-距离分布（c）钢轨电位的时间-距离分布（d）钢轨电位-时间分布图4-8发车间隔为120s的钢轨电位分布Figure4-8Railpotentialdistributionwithdepartureintervalat120s
【参考文献】：
期刊论文
[1]城轨杂散电流与钢轨电位限制装置的关系探讨[J]. 林捷. 科技资讯. 2019(34)
[2]城市轨道交通行业发展现状与趋势[J]. 李昌涛. 交通世界. 2019(19)
[3]24脉波移相整流变压器技术研究综述[J]. 孙玉伟,潘天雄,严新平,袁成清,汤旭晶,潘鹏程. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2019(03)
[4]城市轨道交通交流供电系统钢轨电位动态分布[J]. 岳新华. 电气化铁道. 2019(02)
[5]城市轨道交通2018年度统计和分析报告[J]. 城市轨道交通. 2019(04)
[6]城市轨道交通再生制动能量吸收方案分析与研究[J]. 张全柱,李圆红,邓永红,马红梅. 华北科技学院学报. 2018(06)
[7]城市轨道交通直流牵引供电系统有关技术研究[J]. 张飞. 工程建设与设计. 2018(20)
[8]城市轨道交通排流装置与钢轨电位限制装置并柜建模分析[J]. 胡维锋,花春桥. 城市轨道交通研究. 2018(07)
[9]分级式钢轨电位限制装置的研究[J]. 于志永. 城市轨道交通研究. 2017(09)
[10]应用于轨道交通中24脉波自耦变压整流器的仿真研究[J]. 王恒,崔雪,冯云斌,曹玉胜. 电测与仪表. 2017(07)
博士论文
[1]牵引供电系统潮流可解性与供电能力评估[D]. 张俊骐.北京交通大学 2018
[2]直流牵引供电系统回流安全关键技术研究[D]. 杜贵府.中国矿业大学 2017
[3]城市轨道交通直流牵引回流系统防护技术研究[D]. 张栋梁.中国矿业大学 2012
[4]地铁杂散电流分布规律及腐蚀智能监测方法研究[D]. 王禹桥.中国矿业大学 2012
[5]直流牵引回流系统分析及轨电位相关问题研究[D]. 李国欣.中国矿业大学 2010
[6]城市轨道交通再生制动能量利用技术研究[D]. 许爱国.南京航空航天大学 2009
[7]城市轨道交通列车运行过程优化及牵引供电系统动态仿真[D]. 刘炜.西南交通大学 2009
硕士论文
[1]基于VVVF的城轨车辆牵引传动控制技术及仿真研究[D]. 潘宣伊.吉林大学 2019
[2]直流牵引供电回流系统安全参数分布特性与限制方法研究[D]. 刘艳梅.中国矿业大学 2019
[3]地铁回流安全参数分布规律及控制方法研究[D]. 周根华.北京交通大学 2018
[4]考虑再生制动能量回收利用装置的直流牵引供电系统建模与仿真[D]. 王波.北京交通大学 2018
[5]城市轨道交通杂散电流动态分布及泄漏监测研究[D]. 刘颖熙.中国矿业大学 2017
[6]城市轨道交通牵引供电系统再生制动仿真研究[D]. 吴晗.中国矿业大学 2017
[7]城市轨道交通杂散电流分布特性及仿真研究[D]. 李嘉成.西南交通大学 2017
[8]有轨电车牵引供电系统负荷建模及潮流计算研究[D]. 李昕.北京交通大学 2015
[9]城市轨道交通钢轨电位过高原因及限制措施研究[D]. 许蓓.中国矿业大学 2015
[10]基于停站时间模型的列车运行图生成及延迟分析[D]. 张少波.北京交通大学 2014
本文编号：3287348
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