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原文传递高速铁路牵引供电系统对电力主网谐波影响的研究

论文题名：	高速铁路牵引供电系统对电力主网谐波影响的研究
关键词：	高速铁路;谐波影响;牵引供电系统;电能质量
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。
作者：	张伟
专业：	电气工程
导师：	韩肖清
授予学位：	硕士
授予学位单位：	太原理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文