高速鐵路牽引供電系統(tǒng)對(duì)電力主網(wǎng)諧波影響的研究.pdf

1、高速鐵路的快速發(fā)展，極大的滿足了生產(chǎn)生活的需要，也符合我國節(jié)能減排、清潔環(huán)保的現(xiàn)實(shí)要求。由于牽引列車含有大量非線性元件，且作為單相負(fù)荷從電網(wǎng)獲取電流，其產(chǎn)生的諧波及不平衡會(huì)對(duì)牽引供電系統(tǒng)本身以及電力主網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成不良影響。因此，開展針對(duì)牽引供電系統(tǒng)及其對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量影響的研究，具有重要的意義。
　　本文基于高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，進(jìn)行了基波潮流及諧波潮流計(jì)算，并對(duì)計(jì)及曲線附加阻力的諧波源特性作了仿真分析。在此

2、基礎(chǔ)上，搭建了車網(wǎng)耦合系統(tǒng)，分析了牽引供電系統(tǒng)在不同運(yùn)行工況下，網(wǎng)側(cè)諧波電壓電流情況，并對(duì)大西鐵路祁縣東牽以及介休東牽低次諧波是否越限進(jìn)行了估算。
　　考慮到傳統(tǒng)的注入功率型牛拉基波潮流算法對(duì)初值選擇較為嚴(yán)格，論文對(duì)比分析了注入功率型與注入電流型牛拉法算法上的優(yōu)劣，明確了后者收斂特性更優(yōu)，提出了計(jì)及車網(wǎng)耦合的注入電流型牛拉基波潮流算法，通過算例驗(yàn)證了該方法的可行性。諧波潮流計(jì)算時(shí)考慮了車網(wǎng)耦合因素對(duì)單線模型下的牽引網(wǎng)導(dǎo)納矩陣的優(yōu)化

3、，提出諧波潮流改進(jìn)算法，將諧波功率疊加到基波潮流中參與迭代運(yùn)算，并通過算例驗(yàn)證了該法的可行性。
　　由于動(dòng)車運(yùn)行過程受路況的影響，為使仿真結(jié)果更切合實(shí)際，論文建立了計(jì)及曲線附加阻力的牽引傳動(dòng)系統(tǒng)。分析了動(dòng)車運(yùn)行在平面單曲線、三S形曲線以及坡道曲線路況下傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩特性，并研究了牽引負(fù)荷曲線路況下的諧波源特性。仿真結(jié)果表明：考慮曲線附加阻力的影響后，動(dòng)車組在牽引工況下電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩均增大，各次諧波畸變加重；再生制動(dòng)工況下，負(fù)荷

4、并網(wǎng)點(diǎn)基波電流減小，諧波畸變比牽引工況更嚴(yán)重。
　　另外，論文采用MATLAB和RTDS仿真分析了牽引供電系統(tǒng)對(duì)電力主網(wǎng)的諧波影響。基于MATLAB/SIMULINK，搭建了高速鐵路全并聯(lián)AT牽引供電系統(tǒng)，分析了單臂供電情況下，網(wǎng)側(cè)諧波電壓電流特性；利用RTDS/RSCAD中離散傅里葉分析模塊DFT對(duì)63次以下的諧波信息進(jìn)行了提取和仿真，分析了主網(wǎng)側(cè)發(fā)生B相經(jīng)小電阻接地和CA相間故障時(shí)，牽引供電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)的諧波特性，結(jié)果表明，兩類

5、故障導(dǎo)致動(dòng)車負(fù)荷受端電壓減小，故障發(fā)生和結(jié)束時(shí)刻會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的諧波畸變，故障期間，各次諧波電流整體增大，且偶次諧波增幅明顯，兩種故障類型下，某些次諧波則表現(xiàn)出相反的變化，也即故障諧波電流小于故障前狀態(tài)值。這對(duì)牽引系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行造成不良影響，從而為高速鐵路系統(tǒng)故障狀態(tài)下的諧波特性研究提供了理論依據(jù)。
　　以大西鐵路祁縣東牽-介休東牽路段牽引供電系統(tǒng)為實(shí)例，本文分析了動(dòng)車組額定功率運(yùn)行情況下的低次諧波數(shù)據(jù)，估算出平均狀態(tài)下牽引站網(wǎng)側(cè)諧波指