電力機車對牽引供電系統(tǒng)電能質量的影響及對策分析.pdf

1、隨著社會經濟和國民生活的不斷提高，近些年來電氣化鐵路的發(fā)展極為迅速。然而，由于牽引負荷的非線性、波動性和不對稱性等特點，造成了牽引供電系統(tǒng)的諧波、負序和無功等電能質量問題，嚴重影響到電力系統(tǒng)的安全經濟運行。為了滿足國家對電氣化鐵路電能質量的相關標準，深入研究牽引供電系統(tǒng)電能質量問題及其治理方案將具有非常重要的現(xiàn)實意義。本文基于理論分析并通過建模、仿真分析和現(xiàn)場測試相結合的方式，進一步研究電力機車對牽引供電系統(tǒng)電能質量的影響并對其對策進行

2、分析，主要研究內容如下：
　　首先，基于對電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的結構類型及其供電方式分析，針對SS9型電力機車和CRH5型動車組進行了系統(tǒng)建模，討論了兩種類型機車的模型參數(shù)計算及控制器參數(shù)設計。同時，針對 SS9型電力機車運行路段的榮昌牽引供電系統(tǒng)和 CRH5型動車組運行路段的郁山牽引供電系統(tǒng)分別進行了仿真分析，仿真結果顯示榮昌牽引供電系統(tǒng)低次諧波含量較大，主要以3次、5次、7次等低次奇諧波為主，高次諧波含量較少；而郁山牽引供電

3、系統(tǒng)主要以高次諧波為主，低次諧波含量較少，驗證了兩種類型機車運行時對牽引供電系統(tǒng)產生的不利影響。
　　然后，分別對榮昌和郁山兩種類型的牽引變電所進行了現(xiàn)場測試分析。針對兩種牽引變電所的的功率因數(shù)、諧波電壓與電流、三相電壓不平衡等問題進行了詳細的電能質量測試與分析，從測試分析結果可以看出，榮昌和郁山牽引變電所的功率因數(shù)在無功反送正計的情況下的原邊功率因數(shù)均低于0.9，其中榮昌牽引變電所諧波電壓綜合畸變率95％概率大值超過2%，不能滿

4、足標準要求，需要采取有效的電能質量治理對策。
　　最后，基于對同相牽引供電治理技術工作原理的分析，設計了基于統(tǒng)一潮流控制器（Unified Power Flow Controller，UPFC）的有源對稱補償技術的同相供電治理方案，并對方案的平衡變換原理進行了詳細的公式推導，得出了系統(tǒng)諧波、負序和無功補償度的平衡關系式。同時，設計了 UPFC中變流器的指令電流的生成方法與控制方法。通過仿真案例分析得到，投入 UPFC同相供電方案后