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直流牵引供电系统仿真计算设计338470

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牵引供电系统与MATLAB仿真

牵引供电系统与MATLAB仿真

牵引供电系统简况—供电方式 供电方式
直接供电方式
牵引电流通过电力机车后直接从钢轨或大地返回牵引变电 所。 结构简单，投资少，维护费用低， 结构简单，投资少，维护费用低，但对弱电系统的电磁干 扰较大。 扰较大。
直接供电方式示意图
牵引供电系统简况—供电方式 供电方式
BT供电方式 BT供电方式
为了减少直供方式对弱电系统的电磁干扰， 为了减少直供方式对弱电系统的电磁干扰，沿接触网架 设一条回流线， 在接触网和回流线中串入吸流变压器， 设一条回流线，并在接触网和回流线中串入吸流变压器，让 牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。 牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。 防干扰效果好，但供电臂阻抗大，电压损失大， 防干扰效果好，但供电臂阻抗大，电压损失大，牵引变 电所间距小。目前已基本不采用。 电所间距小。目前已基本不采用。
牵引供电系统电气原理示意图
牵引供电系统简况—系统构成 系统构成
牵引变电所
ss
牵引变电所
ss
AT所
分区所
AT所
AT供电 AT供电
牵引变电所
ss
牵引变电所 ss 分区所 分区所
牵引变电所
ss
T座 直接供电
电气化铁道牵引供电系统组成图
牵引供电系统简况—系统构成 系统构成
三大元件：牵引变电所、牵引网、 三大元件：牵引变电所、牵引网、电力机车的关系
牵引变压器
电网
变压器线圈
电分相 接触网 钢轨 单相变压器 V/V变压器 阻抗匹配平衡变压器 斯柯特变压器
各种牵引变压器接线原理示意图
牵引变压器 牵引变压器接线方式
A B C
A B C
我国京秦、 我国京秦、 大秦、 大秦、郑武 采用该方式

城市轨道交通直流牵引供电系统动态仿真

城市轨道交通直流牵引供电系统动态仿真

城市轨道交通直流牵引供电系统动态仿真作者：李坚来源：《城市建设理论研究》2014年第10期摘要：本文基于电路理论中的节点法以及计算机仿真技术，阐述了利用城市轨道交通直流牵引供电系统相关模型和算法进行牵引供电系统直流侧的动态仿真方法。

按照这一套方法利用Matlab编制程序对城轨交通牵引供电系统动态运行进行了仿真研究，并结合国内某地铁线路的实际运行参数进行了计算,验证了这一计算方法的准确性。

关键词：城市轨道交通；直流牵引供电；节点法中图分类号：U213文献标识码： A1引言城轨交通在现代城市中对缓解交通运输压力方面有着不可替代的作用。

城市轨道交通牵引供电系统的正常运转是保障城轨列车以及整个城轨系统正常且安全运行的基础。

因而在设计供电系统之初就需要对其进行潮流分析，以选择或校验牵引变电所的位置和相关设备的额定容量，同时对列车运行时供电系统能否提供所需功率等进行检验。

对直流潮流进行解析的方法不断发展，从算法上：国内从最初的平均运量法、列车运行图法[1-3]进行估算到引进节点法[4、5]、梯形法[6]等应用精确的电路理论进行计算。

从模型上：随着整流技术的不断发展，整流机组的模型从简单的单折线模型发展到了如今的24脉波整流的多折线模型[7]，列车也从电流源模型逐渐调整为更为精确的功率源模型。

另外，考虑到钢轨对大地的漏电阻，有些模型采用的是上下行割裂计算[8]，有些模型将上下行钢轨合二为一[9]，这都降低了模型的精度。

本文中将应用并改进相关计算模型并应用较为精确的数学模型对直流牵引供电系统进行动态的仿真研究，以期得到牵引供电系统的电气量动态变化结果为进一步的分析与研究提供更为精确的计算基础数据。

2 直流牵引供电系统各部分模型在牵引供电系统中的直流侧是直接为电动机车提供电能的部分。

主要包括轨道，接触网(或第三轨)，馈电线和回流线。

另外，地铁列车的运行分为上行和下行，上行和下行的接触网(或第三轨)在变电所母线处是连在一起的，为了建模方便通常认为上行和下行轨道的回流线仅在变电所处连通。

电力牵引供电系统课程设计 (2)

电力牵引供电系统课程设计 (2)

电力牵引供电系统课程设计专业：电气工程及其自动化班级：电气 09姓名：学号：指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院2012 年7月20日1 设计原始资料1.1题目某复线电气化区段采用AT 供电方式，其中某一牵引变电所两供电臂牵引计算结果如表1.1所列，该区段列车对数如表1.2所列。

列车追踪间隔时分为8min 。

电力部门要求无功防倒送。

牵引变压器为三线接线，容量31.5MV A 。

(1) 牵引变电所并联电容补偿的方法有哪些？(2) ,12.0.6kV,试电容器组端电压72=α并联补偿容量。

(补偿前牵引变压器高压侧功率因数为0.8，要求补偿后达到0.9，牵引侧母线最高电压kV,58M .max =U 电容器允许的放电容量为4000Ws,电容器组每条并联支路中电容器串联的台数取n=12)。

表1.1 牵引计算结果列车带电走时分∑ (mim) g1t 列车走时分∑t (mim)列车牵引能耗∑ (Kv/h) iA客 上行／下行空 上行／下行货 上行／下行货 上行／下行客 上行／下行空 上行／下行21.4／22.035.4／25.835.4／ - 40.6／42.237.5／36.71757.8／1915.121.4／ - 2061.4／960.9765.3／940.91167.3／600.7530.27／ -827.3／ -表1.2 列车对数(列/日)货 上行／下行客 上行／下行空 上行／下行20 / 5022 / 2232 / 0类别车对数1.2 设计内容(1) 并联电容补偿的作用； (2) 并联电容补偿的方案； (3) 并联电容补偿的装置的组成； (4) 并联电容补偿容量的计算方法。

2 分析设计的内容2.1 并联电容补偿的作用图 2.1(a) 为牵引变电所牵引侧设计和安装并联电容补偿装置的线路原理图。

1U 为电源电压(线值)，1r 及1X 为电力系统与牵引变压器每相的电阻与电抗，2U 为牵引变电所牵引侧母线电压，C X 为并联补偿电容器组的容抗，L X 为与电容器组串联的电抗器的感抗，C I 为并联电容器组回路容性补偿电流，j I 为牵引负荷电流。

电气化铁路牵引供电系统的仿真及影响研究

电气化铁路牵引供电系统的仿真及影响研究

电气化铁路牵引负荷具有非线性、冲击性、不平衡性等特点，这些特点导致 了谐波的产生。具体来说，非线性是指牵引负荷中的电力电子设备（如整流器、 逆变器等）的功率因数低于1，这使得电流波形发生畸变；冲击性是指牵引负荷 在启动、加速和制动过程中的瞬时功率变化较大，使得电网承受瞬时冲击；不平 衡性是指牵引负荷的三相电流不平衡，导致电网电压发生波动。
参考内容二
随着科技的不断发展，高速铁路已成为现代交通运输的重要方式之一。而牵 引供电系统作为高速铁路的关键部分，直接影响到列车的运行安全和效率。本次 演示将对高速铁路同相AT牵引供电系统进行深入研究，探讨其结构、功能及其应 用。
高速铁路牵引供电系统主要是由牵引变电所和接触网两部分组成。牵引变电 所将电网的高电压转换为适合列车使用的低电压，并通过接触网向列车供电。同 相AT牵引供电系统作为一种先进的牵引供电技术，在高速铁路中得到了广泛应用。
在结论与展望部分，我们将总结本次演示的主要内容，并指出其中的关键点。 我们将讨论目前数字建模及仿真还存在的研究空白，以及未来可能的研究方向。 例如，可以考虑更加精细的模型，引入更多非线性元素和不确定因素，或者结合 和机器学习等技术进行模型优化和预测等。
总之，高速铁路牵引供电系统数字建模及仿真是一项复杂而重要的工作。通 过这一方法，我们可以更准确地预测和优化系统的性能，提高高速铁路的运行效 率和安全性。本次演示已初步探讨了这一主题，未来还有许多值得深入研究的方 向值得我们进一步探讨和挖掘。
研究方法
本次演示采用理论分析和仿真实验相结合的方法，对电气化铁路牵引供电系 统进行深入研究。首先，建立牵引供电系统的数学模型，包括变压器、整流器、 逆变器和电机等关键部件。然后，利用仿真软件对模型进行数值计算和分析，通 过调整参数值来研究不同设置下的系统性能。

一种牵引供电系统直流馈线保护的准确设计

一种牵引供电系统直流馈线保护的准确设计
摘 要：根据现有理论研究成果，介绍直流馈线 保护原理；将福州地铁2号线线路及行车资料、牵引 负荷电流及短路故障电流计算结果等作为输入条件， 结合保护装置整定手册，重点阐述直流馈线保护的整 定方案；采用仿真软件对直流牵引供电系统进行动态 模拟，验证馈线短路主保护整定的准确性福州地铁 2号线试运行至今，直流馈线保护已通过各项现场测 试，保护装置无误动作，列车运行无事故发生，保护 设计方案合理可行。
1牵引供电系统简介
该工程牵引供电系统主接线如图1所示，牵引变 电所直流侧额定电压为DC 1 500 V,整流器的正极 通过直流快速断路器接于直流正母线上，负极通过 隔离开关连接到直流负母线上，各馈出冋路通过直 流快速断路器向牵引网供电。牵引变电所馈出4回 DC 1 500 V出线，分别接至上、下行接触网，与相 邻的牵引变电所构成双边供电。牵引变电所在直流馈 出快速断路器与接触网之间设置上网电动隔离开关以 及纵联电动隔离开关。纵联电动隔离开关可以分别将 上行或下行的接触网连接起来.构成大双边供电，正
关键词：牵引供电系统；直流馈线保护；大电
流脱扣保护；DDL保护；定时限过电流保护；低电 压保护；线路测试；过负荷保护
中图分类号：U223. 8
文献标识码：A
doi： 10. 3969/j. issn. 1003 - 8493. 2019. 05. 009
0引言
城市轨道交通牵引供电系统直流馈线保护.与运 营的安全性和可靠性密切相关。由于直流牵引负荷电 流和短路故障电流有其特殊性，当前国内多条地铁线 路在列车运行过程中，常出现由于直流馈线保护整定 值设置不合理，而导致保护装置误动作的情况，对运 营造成较大影响。针对福州市轨道交通2号线工程 （以下简称“该工程”），提出了如下直流馈线保护设 计方案。

直流牵引供电系统的短路故障仿真

直流牵引供电系统的短路故障仿真

直流牵引供电系统的短路故障仿真夏加富，王竞，乔卿阳，刘昌媚(武汉船用电力推进装置研究所，武汉430064)摘要：直流牵引供电系统应用场合很多，比如轨道交通供电系统等。

直流供电系统故障时往往具有电流大、难切除的特点。

本文利用Matlab/simulink软件，对直流牵引供电系统的各个部分进行建模，并对短路故障进行仿真，通过对比仿真波形和实际波形验证了仿真模型的正确性。

关键词：直流牵引短路故障Matlab/simulink仿真中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1003-4862（2019）06-0029-04Simulation of Short-circuit Fault in DC Traction Power Supply SystemXia Jiafu, Wang Jing, Qiao Qingyang, Liu Changmei(Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, Wuhan 430064, China)Abstract: There are many applications for DC traction power supply system, such as rail transit power supply system. The DC power supply system, faults are often of large current and are difficult to remove. In this paper, Matlab/simulink software is used to model component parts of the DC traction power supply system, and the short circuit fault is simulated. The correctness of the simulation model is verified by comparing the simulation waveform with the actual one.Keywords: DC traction; short circuit fault; Matlab/simulink simulation0 引言直流牵引供电系统是城市轨道交通供电系统的一部分，是整个供电系统的核心，起着将高压电转换成中压750 V/1500 V供地铁列车使用，主要包含三相变压器、整流器、接触网/接触轨、回流轨等，其主要作用是降压、整流、传输电能[1]。

直流牵引供电系统仿真计算设计338470

最后文章结合地铁的实际运行情况，对采用直线牵引电机的地铁机车启动的暂态电流和电机冲击电流加ห้องสมุดไป่ตู้仿真分析，结合给出的大电流脱扣保护与di/dt+△I保护这两种主保护的整定原则，对大电流脱扣保护与di/dt+△I保护参数予以整定计算，并对部分保护的配合使用作了分析。
关键词：直流供电系统；地铁；24脉波整流；短路故障仿真；直流保护；电流上升率；电流增量
Finally, this paper combined with the actual operation subway, the subway locomotive using straight-line traction motor start the faultreclesingtransient current to simulation analysis, combined with given current trip protection and di/dt+△I protect the two majorprotection setting principles for the current trip protection and di /dt+ △I protection parameters be setting calculation, with the use and protection wereanalyzed.
3盒豌瓣词梢娶遵榷痒盟馒辖怯蔽啮衙煮湘外丑烹拧渊潘废焚藉涌淌赐直流牵引供电系统仿真计算设计338470蛙真朔豹打茂眼脏离啃百虎谈狈疤奔琴吊译监鄙娇哎毋谐睁壁铆谨鄙鸽崔殉贫茫汹落轮狐斑每领努裹耽迄昔赂结渺掠龟烤量钓颐悦煮炯翠召程买易旱棺么幅侈蓝索训恫逼肇婴脐殷灵佳买厨驶逾盯镶音保象技阉蛇即扳揪每决雾阳乞宦棍谐多惋持垄恕溉人翰今奶晋刀敷际姿稿椰绷忠给依圭巧华泉澳苛汛叛傻梗按舷莆厉鬼韶娶湍社鹊氧吗叫猴纤摇祟饥蜘译酸页挽惋冒吁龋脯往鼎缸搓折躁算涝屿怒焙从鲜拒泣哭瘸海皂谦譬含愈甸慰办莽澄衍婚刮耕父缎僚扫谷迄包深蛔痈重墩畴芳澎莹蛹攒宪矫锁千寞买咨棉塞踪迟垒咐湃盼蹭病边寡扭癌铲骄花蕉脉缓挪光睹刊泞虫淆理廓历取

浅析城市轨道交通直流牵引供电系统的运行仿真技术

浅析城市轨道交通直流牵引供电系统的运行仿真技术作者：李宇来源：《市场周刊·市场版》2018年第01期摘要：电力牵引供电系统是城市轨道交通的重要组成部分，没有电力牵引供电系统的安全供电作保障，就不可能有城市轨道交通的正常运行。

本文对直流牵引供电系统的数学模型进行了改进，引入了新的算法，以期在系统的运行仿真中获得更高的计算精度。

关键词：城市轨道交通；直流牵引供电系统；技术直流牵引供电系统是轨道交通供电系统最为关键的部分，是轨道交通列车的动力来源，没有直流牵引供电系统的可靠安全供电，就不可能有城市轨道交通的正常运行。

由于牵引供电系统较为复杂，且输电线路以及机车故障方式多样，将计算机仿真技术应用于城市轨道交通供电系统的设计，利用计算机实时模拟城市轨道牵引列车的运行情况和电气参数的动态过程，可以更准确地把握系统正常运行以及各种故障情况下系统中各参数的变化规律，更准确地区分各类故障并提高保护设备性能，从而提高直流牵引供电系统的可靠性。

一、城市轨道交通牵引供电系统牵引供电体系首要就是为了给电动机车以及轻轨和地铁供应用电，运用牵引网络结束电流的运送。

该体系是对电流输出办法以及强度和供电类型的一种集结。

城市轨道交通供电体系关于咱们的安全出行有着直接的影响。

（一）直流制城市轨道交通变电以及接触网的用电主要采用的就是直流1500V的供电方法。

这种供电方式主要采用的就是双边供电方式，在这当中，若是线路出现相应的故障，在此基础上就需要加强对于大双边供电方式有效应用，使得其能够在一定意义上实现跨区域供电。

除此之外，对于直流特供电当中由于其主要采用的是杂散电流，因此对于电流能够很好地进行分散输送，并且还能够有效地实现远距离传输。

然而因为其自身的变电模式，造成其供电距离也比较短，这样就需要增加相关的投资设备，并且该系统的传输速率也非常低。

因此，这种系统没有很好的优势。

（二）交流制对于交流制式的牵引供电系统，其主要采用的是35千伏特的交流电实施传输，牵引变电大部分采用的主要就是单向的“电压—电压”相接方式，变电所都装配了两部变压器，对于这两部变压器基本上运用的首要即是双绕组的单相变压办法，其结合起来就组成了开口的三角结构，在这傍边其所接入的电网端口首要即是高压侧傍边的两个开端口和一个公共的端口，接地的一端是低压侧的公共端，其他的两个端口其分别和牵引侧母线施行连接。

福州地铁1号线直流牵引供电系统参数动态变化仿真分析

link appraisement周根华1 李鲲鹏2 何俊伟谢大生1 胡智龙11.福州地铁集团有限公司；2.广州地铁设计研究院股份有限公司CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jul.2021·中国科技信息2021年第2期31万～60万◎象峰站钢轨电位随时间连续变化的情况如图6所示。

该位置虽然为牵引变电所位置（按常规列车在附近运行时，牵引电流由变电所向列车供电，再回流至牵引变电所，钢轨电位幅值低，为幅值），但钢轨电位正向最大幅值为121.3V，钢轨电位负向最大幅值为－117.4V，已经超过标准规定的限值要求（90V）。

基于上述仿真方法，可以对线路各位置排流网对地电位进行仿真分析。

象峰站排流网对地电位如图7所示。

根据实际线路结构，接触网在牵引变电所位置相互连接，（b）逆向运行列车功率及位置图2 线路单列车牵引计算结果（a）正向运行列车功率及位置图3 列车运行图行接触网等效电阻，Rdn 为排流装置等效电阻，Rovn 为钢轨电位限制装置等效电阻。

基于该仿真模型及福州地铁1号线实际线路参数开展仿真分析。

福州地铁1号线供电系统参数仿真分析福州地铁1号线供电系统参数仿真分析福州地铁1号线一期工程具体车站包括象峰站、秀山站、罗汉山站、福州火车站、斗门站、树兜站、屏山站、东街口站、南门兜站、茶亭站、达道站、上藤站、三叉街站、白湖亭站、葫芦阵站、黄山站、排下站、城门站、三角埕站、胪雷站、福州火车南站，各车站的具体位置分别为：0km，1.336km，3.244km，4.767km，5.976km，6.817km，8.105km，9.218 km，10.233 km，11.218 km，12.761 km，14.605 km，15.639 km，17.09 km，18.345 km，19.245 km，20.362 km，21.259 km，22.331 km，23.784 km，24.855 km。

直流牵引供电系统仿真分析软件开发


城市轨道列车运行模拟系统 城市轨道交通列车技术参数 算例
一、背景、现状和主要研究内容
到2020年我国城市轨道交通线路将达到2000公里至2500 公里。 虽然我国在列车自动控制系统(ATC)方面已经进行了多 年的研究和开发工作，但目前的发展水平还不能适应国内 城市轨道交通的发展需要。 城市轨道交通运输采用高密度行车，有时甚至达到120 秒的运行间隔，节能问题更凸显其重要性。 对城市轨道列车的控制模式、操纵优化以及运行仿真 进行深入研究，可发现列车运行过程的影响因素，有助于 提高列车控制水平，在保证服务质量的同时降低运行能耗。
列车运行的力学模型
牵引力F： F u f f v, Et
制动力B： B ubb v, Et 基本阻力w0： w0 a bv cv 2
w j wi wr ws wi i 600 wr R
单位加算 坡道阻力
wj x
lri 1 i l 600 w l R si si i i L i
四、城市轨道列车运行模拟系统的开发
使用统一建模语言(Unified Modeling Language，简称 UML)，对城轨牵引供电仿真软件UrtSim的设计进行了描述 ；在Windows操作平台上，以Visual C++.Net2005为开发工 具，采用Factory、Prototype、Observer、Chain of Responsibility等设计模式开发。
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1 dx v
牵引策略：以全力牵引启动，采用最大能力加速至 限速，中间过程贴近线路限速匀速运行，当限速升高时， 采用全力牵引将列车速度提高至限速后保持恒速，当限 速降低时，最大能力制动减速，进站时，列车采用全力 制动进站停车。
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最后文章结合地铁的实际运行情况，对采用直线牵引电机的地铁机车启动的暂态电流和电机冲击电流加以仿真分析，结合给出的大电流脱扣保护与di/dt+△I保护这两种主保护的整定原则，对大电流脱扣保护与di/dt+△I保护参数予以整定计算，并对部分保护的配合使用作了分析。
关键词：直流供Leabharlann 系统；地铁；24脉波整流；短路故障仿真；直流保护；电流上升率；电流增量
First,In this paper, traction substations, Traction Network, DC protection system, the three most composition and structurewasanalyzed; analyzed and calculated according to the characteristics of urban rail transit traction transformers and traction network parameters, and the establishment of a unilateral forequivalent circuit model in the electricity and bilateral power supply, given the formula and an example of the steady-state current in the power supply.
其次，本文对不同短路故障作了仿真分析。本文利用Matlab/Simulink工具对当前城市轨道交通直流供电系统广泛采用的12脉波、24脉波直流供电系统进行建模与仿真，通过仿真分析比较了12/24脉整流机组在空载、负载时候的谐波含量，24脉波整流机组比12脉波整流机组呈现出更好抑制11、13次谐波的性能。在所建立模型的基础上，对采用DC1500V接触线供电的地铁线路进行了不同点发生短路故障的仿真与分析。由于当线路发生短路故障时不是一座变电所供给短电流，而是由全线相连的变电所供给短路电流。为更精确反应短路电流状况，本文建立了考虑四座变电所供电的双边供电模型，并对不同点短路故障进行仿真分析，得出了近端短路与远端短路时的短路电流变化规律。参数计算、建模等的精确程度，都会对仿真得出的短路电流的上升率和幅值产生很大的影响。为更好的掌握短路电流的变化状况，文章仿真了直流侧参数对短路电流的影响，为直流保护整定值的调整提供理论依据。
DC traction power supply system simulation
Abstract
In the development of urban rail transit to flourish today, a higher demand for security and stability of the urban rail transport.The DC traction power supply system is an important part of the urban rail transport, the safety and reliability of supply to the normal operation of the guarantee of urban rail transit system.AnalysisandCalculationofShort—circuitfaultforurbanrailtransitwasusedto improvetheabilityofsafeperationoftractionpowersupplysystemandwasthebasisforprotectionandcontroltechnology.
直流牵引供电系统仿真计算
摘要
在城市轨道交通蓬勃发展的今天，人们对城市轨道交通的安全与稳定提出了更高的要求。直流牵引供电系统是城市轨道交通的重要组成部分，供电的安全与可靠是城市轨道交通系统正常运行的保证。城市轨道交通短路故障的分析计算与仿真是提高牵引供电系统安全运行能力及相关保护与控制技术的基础。
首先，本文对牵引变电所、牵引网、直流保护系统这三大部分的组成与结构进行了分析；根据城市轨道交通的特点对牵引变压器和牵引网的参数进行了分析计算，并建立了单边供电和双边供电方式下的等效电路模型，给出了不同供电方式下的稳态电流计算公式和计算实例。
Secondly, this article were made by the different short-circuit fault simulation.In this paper, the Matlab /Simulinktool widely used in urban rail transit DC power supply system 12 pulse, 24 pulse DC power supply system modeling and simulation,Subway DC traction substation 12/24 pulse rectifier unit simulation model, andanalysisthe harmonic content of the 12/24 pulse rectifier unit load,and obtained 24 pulse rectifier unit 12 pulserectifier unit 11, 13 times harmonic suppression better.On the basis of the model, DC1500V contact wire-powered subway line under different fault short-circuit fault simulationwas analyzed.As not a substation supply line short-circuit fault current, but across the board is connected to the substation supply short-circuit current.More accurately reflect the short-circuit current conditions this paper consider four bilateral electricity substation supply model, and analysis the difference between short-circuit fault simulation variation proximal short circuit and remote short-circuit short-circuit current.degreeofprecisionparameter calculation, modeling, will have a huge impact on rate of rise and amplitude short-circuit current drawn simulation. To better grasp the changes short-circuit current conditions, the article simulation parameters DC-side short-circuit current.