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城轨牵引供电系统储能配置与调度技术

发布时间:2018-03-04 22:24

  本文选题:牵引特性 切入点:储能系统 出处:《北京交通大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:城市轨道交通列车具备低能耗、速度快、高环保等优点,是解决城市交通拥挤的有效手段。但由于城市轨道交通系统牵引用电功率波动大,导致了牵引变电站设备容量利用率降低;并且牵引变电站能量流动的单向性使大量再生制动能量被浪费。为了降低能耗、减少运营成本,将储能技术应用于轨道交通领域已经成为国内外的研究热点。储能系统具备灵活充放电的特点,能平抑功率波动并对再生能量进行循环利用。利用混合储能系统的互补特性,在满足大功率充放电的同时提供能量存储容量。基于上述背景,本文根据列车实际运行工况、功率数据,围绕地面式储能系统在城轨交通中的容量配置和调度技术展开了研究。首先,研究了城轨列车的牵引特性和牵引策略。以单辆列车牵引计算为基础,结合列车运行的发车时间间隔,建立了多车牵引功率计算模型,并以此模型模拟牵引变电站的负荷特性。在所建立的模型基础上进行了牵引计算,得出牵引变电站负荷功率值,从功率、频率和能量的角度分析了不同发车时间间隔的牵引负荷特性,为地面式储能系统的容量配置提供数据基础。其次,针对牵引变电站地面式混合储能系统,采用傅里叶变换和傅里叶反变换的方法来进行功率补偿分配。以牵引变电站及地面式混合储能系统的投资成本最小为优化目标,构建牵引变电站混合储能系统容量优化配置计算模型,将功率分配策略融入粒子群算法进行寻优求解。然后,针对列车牵引负荷的实时波动,制定了基于低通滤波的实时调度策略。考虑储能系统的实际工作状态,提出了基于储能荷电状态的储能控制修正策略和过充过放保护策略,提高储能系统的运行稳定性。搭建仿真模型进行策略验证,结果表明实时调度策略可以满足实时牵引负荷波动需求,并能及时修正实时负荷波动引起的储能系统调度计划偏差,避免储能系统过充过放。最后,搭建了基于直流微网的城市交通传动系统试验平台的监控调度系统。从物理层到应用层,设计了后台管理系统数据交互接口,开发了实时监控界面。通过平台的监控调度系统实现了对系统设备的协调控制和实时监控。
[Abstract]:Urban rail transit trains have the advantages of low energy consumption, high speed, high environmental protection and so on, which is an effective means to solve urban traffic congestion. However, the traction power of urban rail transit system fluctuates greatly. As a result, the capacity utilization ratio of traction substation equipment is reduced, and the unidirectional energy flow of traction substation results in a large amount of regenerative braking energy being wasted. The application of energy storage technology in the field of rail transit has become a research hotspot at home and abroad. The energy storage system has the characteristics of flexible charge and discharge, can suppress the power fluctuation and recycle the regenerative energy, and make use of the complementary characteristics of the hybrid energy storage system. According to the above background, according to the actual operating conditions of the train, the power data, This paper studies the capacity configuration and dispatching technology of ground energy storage system in urban rail transit. Firstly, the traction characteristics and traction strategy of urban rail train are studied. Combined with the departure time interval of train, a multi-vehicle traction power calculation model is established, and the load characteristics of traction substation are simulated by this model. Based on the established model, the traction power of traction substation is calculated and the load power value of traction substation is obtained. The traction load characteristics of different departure time intervals are analyzed in terms of power, frequency and energy, which provide a data basis for the capacity configuration of ground-based energy storage system. Secondly, for the traction substation ground hybrid energy storage system, The methods of Fourier transform and inverse Fourier transform are used to compensate and distribute the power. The optimal objective is to minimize the investment cost of traction substation and ground-based hybrid energy storage system. The optimal configuration model of the hybrid energy storage system in traction substation is constructed, and the power allocation strategy is integrated into the particle swarm optimization algorithm to solve the problem. Then, the real-time fluctuation of train traction load is analyzed. A real-time scheduling strategy based on low-pass filtering is proposed. Considering the actual working state of the energy storage system, an energy storage control correction strategy and an overcharge and over-discharge protection strategy are proposed. The simulation model is built to verify the strategy. The results show that the real-time scheduling strategy can meet the demand of real-time traction load fluctuation and correct the scheduling plan deviation caused by real-time load fluctuation. Finally, the monitoring and dispatching system of urban traffic transmission system test platform based on DC microgrid is built. From the physical layer to the application layer, the data interactive interface of the background management system is designed. The real-time monitoring interface is developed, and the coordinated control and real-time monitoring of the system equipment are realized through the monitoring and dispatching system of the platform.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U224

【参考文献】

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本文编号:1567578

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