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城市轨道交通供电系统电能质量分析与预测
| 论文题名： | 城市轨道交通供电系统电能质量分析与预测 |
| 关键词： | 城市轨道交通;供电系统;电流谐波;电压波动;电能质量 |
| 摘要： | 随着城市轨道交通的迅猛发展，其与配电网的互动性日益加强，需要对已运行线路的电能质量问题进行评估，分析电能质量问题产生机理，并建立新建线路电能质量的预测体系。本文围绕小时间粒度条件下的电流谐波、电压波动检测算法和大数据背景下的电能质量预测方法两方面展开较为深入的研究，以期为电能质量治理措施的制定和牵引供电方案的设计提供理论依据。 基于MATLAB/Simulink平台针对双边供电方式的牵引供电系统搭建暂态仿真模型，具体构建了基于二十四脉波整流的牵引变电站及互联牵引网模型，并利用可变非线性阻抗精确模拟车辆运行所引起的牵引网阻抗变化。分析车辆在牵引工况和制动工况下的不同运行特性，据此搭建了相应的车辆传动控制系统。综合上述模型完成了单车站间运行全过程的动态仿真，进而分析诠释了城市轨道交通电流谐波和电压波动等电能质量问题的产生机理。 依据城市轨道交通供电系统接入配电网所产生电流谐波的特殊性，综合考量小波包变换频带划分精确的优势和希尔伯特黄变换瞬时参数提取准确的特点，提出了基于小波包变换预处理的希尔伯特黄变换方法(WPT-HHT)以分析谐波时变特性。其中，研究了小波包函数及分解层数的选取原则，重点分析了小波包变换预处理方式对传统希尔伯特黄变换模态混叠的改善作用。此外，引入了基于粒子群寻优的支持向量机回归方法对信号端点进行延拓，从而在一定程度上规避了传统希尔伯特黄变换端点效应问题。最后，基于北京地铁一号线实测录波数据，利用WPT-HHT方法分析了车辆牵引过程谐波电流时变特性。 考虑到城轨车辆牵引过程时间较短，在分析电压波动时，基于统计计算的闪变指标不再适用，提出采用瞬时电压d-q分解算法提取电压闪变包络线以对电压波动细节进行精细化描述的思路。分析检测信号频率波动对瞬时电压d-q分解算法计算精度的影响，给出频率波动情况下的误差公式，提出基于u2d+u2q项滤波的误差控制方法，并在MATLAB/Simulink平台进行仿真验证，结果表明:检测信号频率波动时，改进算法具有较高的计算精度，可以满足工程计算的需要。 提出基于数据挖掘技术的新建城市轨道交通线路电能质量预测方法。采用灰色关联分析确定电能质量影响因素，利用凝聚层次聚类算法对已运行城市轨道交通线路进行分类，利用分类回归决策树对新建线路进行类型匹配，最后通过支持向量机模型完成样本训练与预测。 |
| 作者： | 巩超 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 王小君 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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