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电气化铁路电能质量问题及治理研究
| 论文题名： | 电气化铁路电能质量问题及治理研究 |
| 关键词： | 电气化铁路;电能质量;SS9型电力机车;无功补偿;谐波抑制 |
| 摘要： | 目前，我国铁路电气化率已经达到45％，电气化铁路的快速发展对推动社会进步和经济发展做出了重要作用。根据铁道部中长期发展规划，到2020年，中国铁路总里程将达到12万公里，其中电气化铁路里程将达到60％以上。电气化铁路是否发达已成为衡量一个国家现代化与否的重要标志。 近几年来，电气化铁路在世界范围内得到了迅速的发展。但与此同时，电力机车需要的功率越来越大，对电网的冲击性也越来越严重。电力机车产生大量的谐波和负序电流注入牵引供电系统，导致的牵引供电系统的电能质量下降。这一问题已引起世界各国的重视，各国针对本国电气化铁路的实际情况，并采取了多种治理措施。 本文首先分析了SS9型电力机车的主电路和工作原理，并在此基础上建立了SS9型电力机车MATLAB/Simulink仿真模型。仿真分析了SS9型电力机车运行在在不同工况下产生的谐波电流含量和畸变率。接着介绍了电能质量测试评估的意义，对山海关牵引变电所的实际的电能质量测试数据进行了详细的电能质量评估，发现了该变电所存在的电能质量问题，并明确了电能质量治理的目的。 本文阐述了SVC装置的工作原理、针对山海关牵引变电所的实际情况，采用单相TCR型SVC装置治理方案并对其进行仿真研究，搭建了SS9型电力机车、单相TCR型SVC装置和山海关牵引供电系统的动态仿真模型，验证SVC装置对电能质量指标的改善率和是否能够抑制无功倒送问题。基于仿真研究得出结论：在SVC装置投入运行后，牵引变电所的电能质量得到了较大改善，有效抑制了无功倒送问题，并且TCR型SVC装置响应速度快，能够满足电力机车时变的运行状态所需无功，平均功率因数不低于0.98。由仿真研究证明采用TCR型SVC装置作为对电气化铁路的治理方案是切实可行的。 基于SVC装置动态仿真模型对电能质量改善的有效性，并根据牵引变电所系统的实际参数，仿真计算出SVC装置对牵引变电所电能质量问题的改善效果：SVC装置除了能够有效抑制谐波、降低母线电压总畸变率外，还可以动态补偿无功功率，使得牵引变电所的功率因数大大提高。SVC装置投入后，山海关牵引变电所主要的电能质量指标均满足国标限值要求。 本文的研究内容主要包括电气化铁路牵引变电所、电力机车、电能质量治理装置进行建模仿真；对牵引变电所进行电能质量测试评估；最后采用合理的治理装置进行电能质量治理并验证治理效果。这一对电气化铁路的电能质量问题的研究过程科学合理，对于分析并解决电气化铁路的电能质量问题具有较强的理论价值和工程应用价值。 |
| 作者： | 侯珏 |
| 专业： | 模式识别与智能系统 |
| 导师： | 朱明星 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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