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交流牵引网供电仿真研究与软件实现
| 论文题名： | 交流牵引网供电仿真研究与软件实现 |
| 关键词： | 电气化铁路;牵引供电系统;图形化建模;仿真软件;模块化设计 |
| 摘要： | 当前我国电气化铁路特别是高速铁路建设正值迅速发展时期，每年的运营里程都不断增加。作为电气化铁路的重要组成部分，牵引供电系统的合理设计对铁路高效稳定运行十分关键。随着计算机技术的发展，目前已有借助计算机对牵引供电系统进行仿真的应用，但图形化建模仿真方法并未得到有效应用，且大多数仿真都是针对一个供电臂或是一个供电分区进行研究。因此，基于前辈们的基础，与列车牵引计算软件相结合，开发用于供电计算的图形化建模仿真软件，并继续研究将两相邻供电分区耦合和考虑两供电臂功率传递的仿真方法在电气化铁路事业蓬勃发展的今天仍具有实际意义。 在供电仿真研究方面，论文首先分析了牵引供电系统的构成和工作原理，然后建立了系统各元件等值模型，结合等值模型推导了各元件的节点导纳矩阵。重点分析了作为牵引网主要组成部分的多导体传输线的数学模型，并依据导线合并和消去原则对传输线模型进行了简化处理，方便后期参与计算。比较分析了基于牵引计算的功率源模型和基于实测数据的概率模型这两种新颖的牵引负荷模型。通过建立牵引网统一链式网络模型、常见接线形式变压器模型和列车功率源模型组成了牵引供电系统数学模型，并设计了潮流计算方法，为供电仿真软件的开发奠定了基础。 在图形化建模仿真软件开发方面，论文基于Visual Studio平台利用C＃语言实现了仿真软件。采用模块化思想对软件整体设计，将软件分为四大功能模块，对每个模块独立设计并封装;为牵引供电系统各元件分别进行了类设计，各元件类的属性（图形属性、电气属性）和方法对应元件的参数和功能。设计了与牵引计算软件的数据交互接口，方便将牵引计算结果载入供电计算软件，不必一一手动排车，提高软件仿真效率;交互接口的设计，充分考虑操作场景，赋予用户实时干预交互过程的权限，增加软件实用性。仿真结果支持以表格和图形化的方式呈现和保存，方便直观了解仿真结果和后期数据处理。 最后，通过算例分析了仿真结果的有效性，然后，借助软件着重对考虑相邻供电分区耦合的网络模型和考虑两供电臂功率传递的网络模型进行了仿真研究，前者通过供电臂末端串联阻抗矩阵的设置将两个相邻供电分区联合仿真，后者通过功率传递实现了两臂负荷动态平衡，有利于改善牵引网电压分布和提高变压器绕组容量利用率。 |
| 作者： | 袁帅凯 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 杨少兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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