城轨钢轨电位与杂散电流动态分布

城市轨道交通普遍存在钢轨电位与杂散电流异常升高现象,已严重影响城轨供电安全.为阐明城轨钢轨电位与杂散电流动态分布规律,基于城轨供电系统结构建立供电系统动态潮流计算模型,分析多列车、多变电所并列运行下系统潮流动态变化,根据系统节点潮流参数建立钢轨电位与杂散电流的动态分布计算方法,基于列车牵引计算及系统实际参数仿真分析了多列车动态运行下系统钢轨电位、杂散电流分布规律.研究结果表明:列车运行功率重合度对钢轨电位与杂散电流有较大影响,当列车再生功率与牵引功率耦合较大时,回流安全参数会显著升高.为实际系统中钢轨电位及杂散电流控制提供支撑.     

考虑多附加阻力的不同牵引工况下城市轨道交通杂散电流动态分布特性

杂散电流是影响城市轨道交通供电系统运行可靠性的重要隐患.在考虑列车运行中所受附加阻力的条件下,以“钢轨-排流网-大地”模型为研究对象,建立杂散电流动态分布模型并对其动态分布特性进行了仿真分析.研究结果表明：杂散电流峰值主要出现在列车启、制动阶段,制动阶段峰值更大;相较于快速牵引工况和舒适牵引工况,经济牵引工况下产生的杂散电流最小.考虑多种附加阻力后,经济牵引工况下启动阶段杂散电流增加14.65%,制动阶段杂散电流降低6.45%;快速牵引工况下启动阶段杂散电流增大7.09%,制动阶段几乎不变;舒适牵引工况下杂散电流几乎不受影响.研究成果为城市轨道交通杂散电流排流装置的设计与防护提供了理论参考.     

城轨杂散电流与钢轨电位限制装置的关系探讨

在城市轨道交通系统中,会同时存在钢轨电位过高以及杂散电流过大的问题。一方面,当钢轨电位超过限定值时,钢轨电位限制装置就会通过接触器动作,将钢轨与大地快速短接,达到保障人身安全的目的。但同时由于钢轨电位限制装置闭合时,将会造成通过钢轨泄漏的杂散电流增大,对金属管线的腐蚀更大。另一方面,在杂散电流的防护过程中,虽然排流网的投入,可以有效地减少杂散电流的危害,但在泄漏杂散电流的时候,也会引起钢轨电位的增大,可能引发钢轨电位限制装置动作。所以,两者是互相影响的。     

城轨多区间绝缘非均匀情况下钢轨电位与杂散电流建模及分布

城市轨道交通线路涉及面积广、周边环境复杂,在土壤湿度、运营损耗等因素影响下,走行轨绝缘往往存在不均匀的情况,对系统钢轨电位与杂散电流分布产生明显影响.提出轨道绝缘非均匀情况下回流系统建模方法,利用不同的绝缘非均匀情况对回流系统进行分割,并进行精确等效,参与多区间系统潮流计算,根据切面边界参数,计算该情况下钢轨电位与杂散电流分布.基于某实际线路数据仿真分析了多区间不同绝缘薄弱类型以及动态接地情况下钢轨电位与杂散电流分布规律,并进行现场实测验证.研究结果表明:多区间绝缘非均匀情况对钢轨电位与杂散电流分布影响较大,应在钢轨电位与杂散电流控制中予以重视.     

城市轨道交通段场钢轨电位异常分布规律及治理措施

在合肥轨道交通线路运行过程中,车辆段、停车场内频繁出现钢轨电位异常升高导致钢轨电位限制装置频繁动作,对段场内人身和设备运行造成极大的安全隐患.为阐明车辆段、停车场钢轨电位异常分布规律并进行有效治理,本文对合肥轨道交通线路车辆段开展现场测试及参数变化规律分析,阐明了段场内钢轨电位异常升高机理,分析了段场内钢轨电位异常分布规律并提出其治理措施,解决了钢轨电位异常升高的问题,提升了城市轨道交通车辆段运行的安全性为阐明车辆段、停车场钢轨电位异常分布规律并进行有效治理,本文对合肥轨道交通线路车辆段开展现场测试及参数变化规律分析,阐明段场内钢轨电位异常升高机理,并提出其治理措施.通过上述研究有效分析了段场内钢轨电位异常分布规律,并解决了钢轨电位异常升高的问题,提升了城市轨道交通车辆段运行的安全性.     

AT供电方式综合接地系统的仿真研究

高速铁路列车运行速度高、行车密度大、牵引电流大,再加上采用整体道床,钢轨—大地泄露电阻大,导致钢轨电位急剧升高。过高的钢轨电位严重威胁人身和设备安全。为了解决钢轨电位升高问题,在设计牵引供电系统时提出了采用综合地线的措施。对高速铁路AT供电方式牵引回路进行建模,仿真分析了不同接地方案下,牵引网正常运行和短路故障时钢轨电位的分布规律与特征,以此分析综合地线系统对钢轨电位的钳制作用,并提出了适合我国高速铁路的综合接地系统。     

基于地表电位梯度的地铁杂散电流动态干扰范围评估模型

地铁系统在中国城镇化建设过程中日益迅猛发展,其中的杂散电流腐蚀问题在保证系统安全可靠运行的过程中不容忽视.在杂散电流电阻网络模型和电流场分布公式的基础上,提出基于地表电位梯度的地铁杂散电流动态干扰范围评估模型,在模型中考虑了由于机车运行状态不同导致牵引电流的差异.使用现场测量的机车牵引电流变化曲线对模型进行了算例分析,并研究了过渡电阻对于电位梯度分布的影响规律.该模型能够根据国标GB/T 19285—2003中所规定的电位梯度阈值,进行考虑机车运行状态下的杂散电流干扰范围评估,并为地铁附近管线建设选址、腐蚀防护提供有效参考.     

埋地管道受地铁杂散电流干扰的缓解方法及效果数值模拟

埋地管道受地铁杂散电流干扰影响而在电流流出管段存在腐蚀风险,为有效缓解此类干扰,构建了具有多个牵引区间、排流网、地铁接地系统的地铁系统以及与其交叉的埋地管道及其阴极保护系统模型,选取了典型的以轨道泄漏杂散电流干扰为主和以局部集中接地泄漏杂散电流干扰为主的干扰情形主要缓解对象,分别设计了埋地管道侧、管轨连接方式以及地铁系统侧常见缓解方法的细化方案,基于数值模拟方法采用专业软件计算获得了不同缓解方案下埋地管道电位分布变化、地铁系统泄漏杂散电流分布等.基于此,分析总结了不同缓解方案的缓解效果.结果表明:设计的缓解方案均可有效缓解轨道泄漏杂散电流造成的干扰,而难以有效缓解局部集中接地泄漏杂散电流造成的干扰,应配合采取有效措施严格限制此类干扰累计出现时间,以满足埋地管道防护要求.     

钢轨电位分布模型及仿真

随着电力机车牵引电流不断增大,钢轨电位过高成为突出问题.本文通过建立直供方式下钢轨电位的分布参数模型,并用MATLAB进行仿真,得出了钢轨上电位和电流的分布情况.分析了主要参数对钢轨电位分布的影响;考虑机车本身的影响,引入了机车系数来修正钢轨电位峰值.最后给出了在通常情况下钢轨电位计算值和实际值的比较,验证了模型的正确性.     

一种多区段地铁轨道电位动态模拟系统

在地铁系统中开展轨道电位与杂散电流防治措施的现场验证协调难度大,因此亟需一种多区段地铁轨道电位硬件动模系统,再现地铁系统中列车运行时的轨道电位动态分布特征.首先分析了可控电阻模块(Controllable Resistance Module, CRM),用于模拟列车运行过程中的轨道电阻变化规律;在此基础上,结合地铁系统的阻抗模型,进一步提出了多区段地铁轨道电位动态模拟系统(Multi-section Rail Potential Dynamic Emulator, MRPDE).研究了CRM和MRPDE的工作原理、参数设计和控制策略,并搭建相应的数字仿真模型和原理样机.仿真和实验结果表明:MRPDE能正确再现地铁系统轨道电位动态分布,进而为分段接入型轨道电位与杂散电流防治措施提供可靠的地面型试验平台.     

基于DDRTS的高速铁路全并联AT牵引供电系统研究

牵引供电系统是高速铁路的重要子系统之一,其安全和高效地运行是高速铁路可靠性运行的重要保障.本文详细讨论其数学等值模型,基于DDRTS(数字动态实时仿真)搭建了全并联AT高速铁路牵引供电仿真系统,进行不同类型的短路故障模拟仿真并与现场实测试验数据对比.试验和仿真结果表明:基于DDRTS建立的全并联AT牵引供电仿真系统,能够准确模拟实际供电线路不同故障情况下的电流分布情况.此系统的建立为牵引供电系统工程设计和应用提供重要的理论依据.     

地铁直流牵引供电系统杂散电流分析

介绍地铁直流牵引供电体统杂散电流产生的缘由和出现的问题,指出我国国内地铁直流牵引系统中对杂散电流的防护时,要注意从根本的源头出发,控制和分析问题所在处,同时地铁设计师要能够科学合理的设计结构钢筋的截面面积,在结构钢的绝缘方面的注意要有所加强。分析了地铁直流牵引供电系统杂散电流的同时,介绍了对杂散电流的防护方法。     

城轨柔性直流牵引供电系统光伏发电并入方式研究

针对城市轨道交通光伏发电功率并网问题,开展城轨柔性直流牵引供电系统光伏发电接入方式研究.基于柔性直流牵引供电系统结构,分析了光伏发电功率不同接入方式及其特点,建立了光伏接入柔性直流牵引供电系统情况下系统动态运行仿真模型,进行了多列车动态运行时光伏发电功率接入的仿真分析,阐明了光伏接入柔性直流牵引供电系统后潮流参数的变化规律及节能效果.研究结果表明,光伏发电并入城轨柔性直流牵引供电系统的功率会优先被附近列车吸收,有效降低了双向变流机组从交流电网吸收的能量,提高了系统运行的经济性.     

城市轨道交通牵引系统仿真技术研究

回顾了国内外城市轨道交通系统仿真技术的发展现状,详细阐述了现有仿真系统存在的模型建立不够精确、列车与供电系统间的相互影响考虑不全面等问题导致仿真结果与实际偏差较大的特点,并从车辆与牵引供电网电气交互的角度仿真分析了列车的运行特性,说明牵引网电压变化对车辆牵引性能的影响,最后指出为研究城轨系统的实际运行特性,应进行车网结合的多列车、多工况动态联合仿真,同时还应开展通用仿真平台的研究,并提出使用PSCAD/EMTDC与MATLAB集成作为仿真开发平台.     

基于改进符号聚合近似的柔性直流牵引供电系统馈线5G保护方案

基于电压源型换流器(Voltage Source Converter,VSC)的柔性技术是提高城市轨道交通直流牵引供电系统灵活性的新手段.为克服现有二极管整流的直流牵引供电系统能量流向单一和新能源并网困难的缺点,采用直流电压下垂控制策略对750 V柔性直流牵引供电系统建模,并研究该系统下的故障特性.针对远端故障电流和机车启动电流难以区分导致电流变化率和电流增量DDL保护不灵敏的问题,在5G通信实现馈线电流与供电区间机车启动电流数据交互的基础上,提出了 一种通过改进符号聚合近似(Symbolic Aggregate Approximation,SAX)算法实现电流数据符号化转换,并结合使用符号距离的动态时间规整算法(Dynamic Time Wrapping,DTW)建立保护判据的新型多端电流差动保护方案.仿真结果表明:所提出的保护方案在噪声为30dB,时钟抖动为200μs的情况下,仍可100％准确区分远端故障与机车启动状态,具有较高可靠性.     

矿用电缆的数学模型

为了分析矿山供电系统的瞬态过程,便于对矿井供电系统的瞬态过程进行数字仿真,需要给系统各元件建立相应的数学模型,本文论述了建立矿用电缆通用数学模型的方法,所得结果不仅可用于研究瞬态过程对电缆本身运行的影响,亦可用于研究由电缆线路构成的供电系统的瞬态过程,研究电缆性能的数学模型包含了电缆全部芯线及其各芯线相互作用的影响,可用于研究瞬态过程中供电线路的接地杂散电流、接地监示装置状况以及其他与接地有关的现象;而用于着重研究整个供电系统瞬态过程的电缆教模则是前一种教模的简化,它作为整个供电系统的联结部分。图4,参3。     

氯碱厂盐水预热器腐蚀的全面控制

在溶液等电位保护消除盐水预热器杂散电流腐蚀的基础，研究了外加阴极保护进行联合保护的装置的兼容性以及阴极保护电流在换热管内壁的分散情况和保护电位的分布规律，介绍了在两家氯碱厂成功地联合保护的技术参数和效果。     

直供方式钢轨电流分布数学模型与软件仿真

本文以钢轨为研究对象,撇开了传统的传输线方程,从场的角度出发,利用MAXWELL方程推导出了直供牵引网钢轨电流分布的数学模型。该模型考虑了直供牵引网的各种耦合因素.另外还对牵引网频响、大地电位等因素进行了讨论.该方法适合于多介质层大地情况.模型在SIEMENS 7570C计算机上给出了数值解,并在山西省阳高至王官人屯区段进行了现场测试.从理论分析和实测数据比较来看,曲线基本吻合,满足精度要求.     

基于有源滤波器和斯科特变压器的同相牵引供电系统

提出了一种采用斯科特变压器和平衡变换装置的铁道牵引供电系统同相供电方案.平衡变换装置由两个电压型单相有源滤波器构成,用以补偿负载的无功和谐波电流,以及变压器两副边绕组的不平衡电流.无论负载实际的特性如何,经过变换之后在变压器的输入侧都表现为三相对称的纯阻性负载.文中分析了系统的结构和工作过程,提出了单相有源滤波器的状态优化控制方法.以一列满载运行的机车为对象,进行了供电系统的软件仿真研究,仿真结果证实了该系统的正确性.     

轨道交通检修基地杂散电流测试分析

随着城市轨道交通系统的迅速发展,其产生的杂散电流问题日趋严重.检修基地作为车辆停放检查、维修的特殊场所,内部电气设施复杂、轨道多地面敷设,对杂散电流防护相对较差,应被重点关注.以上海市某轨道交通检修基地及其附近燃气管道为研究对象,进行了详细的轨地电位、土壤电位梯度以及管地电位等参数测量,对所测数据之间的关联性进行了分析,确定了该基地附近杂散电流的流动路径.结果表明:正线列车运行时,基地地面轨道与过渡段正线轨道绝缘节前后电位差异明显,电流由正线轨道侧流出,从基地地面轨道侧流入.检修基地成为杂散电流"汇流点",附近燃气管道受到严重干扰,需加强防护.