高速铁路牵引供电系统对电力主网谐波影响的研究

发布时间：2017-05-25 02:05

  本文关键词：高速铁路牵引供电系统对电力主网谐波影响的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高速铁路的快速发展,极大的满足了生产生活的需要,也符合我国节能减排、清洁环保的现实要求。由于牵引列车含有大量非线性元件,且作为单相负荷从电网获取电流,其产生的谐波及不平衡会对牵引供电系统本身以及电力主网的安全稳定运行造成不良影响。因此,开展针对牵引供电系统及其对电网电能质量影响的研究,具有重要的意义。本文基于高速铁路牵引供电系统的结构和工作原理,进行了基波潮流及谐波潮流计算,并对计及曲线附加阻力的谐波源特性作了仿真分析。在此基础上,搭建了车网耦合系统,分析了牵引供电系统在不同运行工况下,网侧谐波电压电流情况,并对大西铁路祁县东牵以及介休东牵低次谐波是否越限进行了估算。考虑到传统的注入功率型牛拉基波潮流算法对初值选择较为严格,论文对比分析了注入功率型与注入电流型牛拉法算法上的优劣,明确了后者收敛特性更优,提出了计及车网耦合的注入电流型牛拉基波潮流算法,通过算例验证了该方法的可行性。谐波潮流计算时考虑了车网耦合因素对单线模型下的牵引网导纳矩阵的优化,提出谐波潮流改进算法,将谐波功率叠加到基波潮流中参与迭代运算,并通过算例验证了该法的可行性。由于动车运行过程受路况的影响,为使仿真结果更切合实际,论文建立了计及曲线附加阻力的牵引传动系统。分析了动车运行在平面单曲线、三S形曲线以及坡道曲线路况下传动系统的转矩特性,并研究了牵引负荷曲线路况下的谐波源特性。仿真结果表明:考虑曲线附加阻力的影响后,动车组在牵引工况下电磁转矩和负载转矩均增大,各次谐波畸变加重;再生制动工况下,负荷并网点基波电流减小,谐波畸变比牵引工况更严重。另外,论文采用MATLAB和RTDS仿真分析了牵引供电系统对电力主网的谐波影响。基于MATLAB/SIMULINK,搭建了高速铁路全并联AT牵引供电系统,分析了单臂供电情况下,网侧谐波电压电流特性;利用RTDS/RSCAD中离散傅里叶分析模块DFT对63次以下的谐波信息进行了提取和仿真,分析了主网侧发生B相经小电阻接地和CA相间故障时,牵引供电系统并网点的谐波特性,结果表明,两类故障导致动车负荷受端电压减小,故障发生和结束时刻会发生严重的谐波畸变,故障期间,各次谐波电流整体增大,且偶次谐波增幅明显,两种故障类型下,某些次谐波则表现出相反的变化,也即故障谐波电流小于故障前状态值。这对牵引系统稳定运行造成不良影响,从而为高速铁路系统故障状态下的谐波特性研究提供了理论依据。以大西铁路祁县东牵-介休东牵路段牵引供电系统为实例,本文分析了动车组额定功率运行情况下的低次谐波数据,估算出平均状态下牵引站网侧谐波指标是否越限,为实际运行、维护以及谐波治理提供了依据。
【关键词】：高速铁路 注入电流型牛拉法 车网耦合 牵引传动系统 谐波影响
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U223.63;TM711
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 选题背景及研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 牵引供电系统基波潮流及谐波潮流算法12-13
• 1.2.2 牵引负荷传动系统13-14
• 1.2.3 高速铁路牵引供电系统谐波影响14-15
• 1.3 论文的主要研究内容15-17
• 第二章 高速铁路牵引供电系统基波和谐波潮流算法17-33
• 2.1 高铁牵引供电系统基波潮流算法17-25
• 2.1.1 几种常规潮流算法对比分析17-18
• 2.1.2 注入电流型牛顿-拉夫逊潮流算法18-22
• 2.1.3 计及车网耦合的注入电流型牛顿-拉夫逊潮流算法22-25
• 2.2 高铁牵引供电系统谐波潮流算法25-31
• 2.2.1 谐波潮流算法中的节点导纳矩阵25-27
• 2.2.2 计及车网耦合的谐波潮流算法27-31
• 2.3 本章小结31-33
• 第三章 计及曲线附加阻力的CRH2动车组牵引传动系统仿真33-53
• 3.1 CRH2型动车组牵引传动系统33-34
• 3.2 CRH2型动车组控制原理及仿真34-40
• 3.2.1 CRH2牵引整流器原理及仿真34-37
• 3.2.2 CRH2牵引逆变原理及仿真37-40
• 3.3 CRH2型动车组运行特性40-44
• 3.3.1 牵引及再生制动特性分析41-42
• 3.3.2 运行工况模式控制42-44
• 3.4 计及曲线附加阻力的牵引传动系统仿真44-47
• 3.4.1 平面单曲线工况仿真45-46
• 3.4.2 平面S形曲线工况仿真46
• 3.4.3 坡道曲线工况仿真46-47
• 3.5 计及曲线附加阻力的谐波源特性分析47-51
• 3.5.1 不计曲线附加阻力的谐波源特性47-48
• 3.5.2 计及单平面曲线附加阻力的谐波源特性48-49
• 3.5.3 计及平面S形曲线附加阻力的谐波源特性49-50
• 3.5.4 计及坡道曲线附加阻力的谐波源特性50-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第四章 基于MATLAB和RTDS的车网耦合系统对电力主网的影响53-91
• 4.1 高速铁路牵引供电系统数学模型54-57
• 4.1.1 V/V型牵引变压器模型54-55
• 4.1.2 牵引网模型55-56
• 4.1.3 AT所模型56-57
• 4.2 基于MATLAB的车网耦合系统对电力主网影响的研究57-63
• 4.2.1 动车组模型的对比与选择58-60
• 4.2.2 单车运行工况仿真60-61
• 4.2.3 计及曲线附加阻力的单车运行工况仿真61
• 4.2.4 多车运行工况仿真61-63
• 4.3 基于RTDS的车网耦合系统对电力主网影响的研究63-89
• 4.3.1 RTDS基本介绍63-64
• 4.3.2 车网耦合系统模型构建64-74
• 4.3.3 车网耦合系统网侧谐波仿真74-79
• 4.3.4 故障工况下耦合系统网侧谐波仿真79-89
• 4.4 本章小结89-91
• 第五章 大西铁路祁县-介休路段对周边电网的影响91-107
• 5.1 大西铁路概况91-92
• 5.2 祁县东牵-介休东牵接入条件及方案92-94
• 5.2.1 祁县东牵引站附近电网条件及接入方案92-93
• 5.2.2 介休东牵引站附近电网条件及接入方案93-94
• 5.3 基于RTDS的系统仿真94-104
• 5.3.1 测试系统谐波监测94-100
• 5.3.2 祁县东-介休东牵引供电系统谐波监测100-104
• 5.4 本章小结104-107
• 第六章 总结与展望107-109
• 附录109-113
• 参考文献113-117
• 致谢117-119
• 攻读学位期间取得的成果119

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  本文关键词：高速铁路牵引供电系统对电力主网谐波影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

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