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铁道牵引供电系统电能质量控制的研究及仿真铁道牵引供电系统是铁路部门正常供电的重要保障一直以来都是相关人员关注的重点内容，具有重要意义。
因此，本文以牵引供电系统为对象，从牵引供电系统存在的问题及相应措施、基于单相有源滤波器的平衡供电系统的仿真两方面对铁道牵引供电系统电能进行质量控制与仿真研究。
标签：铁道牵引供电；电能质量控制；仿真随着社会的发展与科技水平的提高，我国利用电力牵引进行供电的方式不断改进与提升，具有明显的快速发展，在计划铁路运行中具有重要地位。
但是，牵引供电系统是一种利用电力进行负电荷牵引以提供机动车行使动力的方式，在电流的随意性与不可控性影响下，存在明显的牵引供电不稳定性，需要进行进一步的研究与改善。
1 牵引供电系统存在的问题及相应措施（1）工频单相牵引供电系统存在的问题。
在我国电气化铁路运行过程中，选择了工频单向交流制的牵引供电方式，利用其成本、灵活性强、易于控制的优势，不断为我国电气化铁路功效。
虽然工频单相牵引供电系统比交流供电系统具有明显的优势，但也存在着自身问题。
首先，工频单相牵引供电系统存在无功功率和谐波电流的问题。
造成这一现象的主要原因是电力火车在运行过程中存在随机性强的现状，导致了基波电流在运行过程中产生一定的偏差与变化并出现谐电流参杂其中，从而导致牵引系统工作负荷量过大，电流运行过程的单相不匹配问题，从而产生无功功率与谐波电流问题。
而工频单相牵引供电系统存在的这一问题容易加大牵引供电系统设备工作负担加大，从而降低设备使用寿命，甚至出现误动或不动的情况，威胁运行安全。
工频单向牵引供电系统存在的另一问题就是负序电流问题。
当牵引变电采用单相链接的接线方式时，会产生负序电流，而负序电流的出现会导致变压器输出功率降低，降低电气机车的工作效率，同时也造成安全隐患，威胁牵引供电系统正常运行的安全性，从而带来一系列损失。
（2）相应解决措施。
应对工频单相牵引供电系统存在的无功功率、谐波電流、负序电流的问题，我国电气部门进行积极改进与项目研发，以减少负面因素的影响，提高工作效率。
高速铁路牵引供电系统谐波及其传输特性研究何得发发表时间：2018-09-12T09:13:56.800Z 来源：《电力设备》2018年第13期作者：何得发[导读] 摘要：随着高速铁路的高速度、大容量、高密集网络化发展，高速机车引起的牵引网谐波放大、谐振问题越发严峻。
（中国铁路青藏集团有限公司西宁供电段青海省西宁市 810006）摘要：随着高速铁路的高速度、大容量、高密集网络化发展，高速机车引起的牵引网谐波放大、谐振问题越发严峻。
从牵引网谐波放大倍数的角度考察谐振以及谐波放大特性。
这对于防治实际的谐波危害、选择合适的滤波方案有较大的实用参考价值。
本文分析了高速铁路牵引供电系统谐波及其传输特性。
关键词：高速铁路；牵引供电系统谐波；传输特性；高速铁路牵引供电系统与电力系统相比具有负荷移动、方式多变等特点，加之牵引网多条线路间互感、分布电容的存在，使分析牵引网谐波电流传输特性也越发变得复杂。
一、高速铁路牵引供电系统谐波传输特性分析牵引供电系统由外部电源、牵引变电所、牵引网和电力机车组成。
外部电源系统为牵引供电系统提供高压电源，其电压等级为110 kV 或者220 kV。
目前我国普通电气化铁路大多接入110 kV 电网，而高速客运专线则接入220 kV 电网。
牵引网为一平行多导体传输线，由于导体数目较多，如果对所有导体建模，这样必然会增加模型建立的难度，因此在建立模型时可根据牵引网空间分布以及导体参数计算出牵引网电气参数，然后利用导线合并方法，将承力索、加强线等效到接触线中，将钢轨合并为一条导线。
复线AT 牵引网系统几何结构复杂，它由接触线、承力索、负馈线、保护线、钢轨、埋地线等组成。
牵引网导线数目较多，如果在计算时都考虑进去，那将会使计算变得十分困难。
引入多导体传输线模型，对导线数目进行合并简化，最终可以简化成一个五导线的等值电路。
牵引网是一个RLC 分布的多导体传输系统，考察谐波传输时，根据电力传输线稳态方程和等值电路，对电力机车的两侧的分布参数电路分别采用T 型等效电路。
供电系统谐波潮流的仿真分析蒋 平1,施鸣鹤2(1.东南大学电气工程系,南京210096; 2.国家电力公司电力自动化研究院,南京210003)摘要:介绍一种应用电磁暂态仿真程序(EM TP)进行供电系统谐波(低次谐波)潮流计算的方法。
利用EM TP 软件确定了供电网络各元件的谐波模型及其参数。
在此基础上建立了中性点不同接地方式的供电网络在稳态和不同故障情况下的暂态谐波分析模型,并对一个供电网络实例进行了5次谐波潮流的仿真分析,得到了较为满意的效果。
关键词:供电系统;谐波;潮流;仿真;EMT P 中图分类号:T M 76;T M 743收稿日期:1999-06-28。
0 引言众所周知,电网中的谐波使供电电能质量下降,已引起电力工作者的广泛重视。
为提高电能质量,许多国家的电力企业正采取各种措施对电网中的各类谐波加以限制和治理[1]。
到目前为止,研究谐波问题主要还是针对供电系统谐波的分布和传递。
谐波潮流仿真是谐波分析工作中的重要内容之一,它为供电部门进行谐波分析、研究谐波治理对策以及供电系统继电保护和自动装置的参数整定提供重要依据。
本文介绍应用电磁暂态仿真程序(EM T P)进行供电系统谐波(低次谐波)潮流仿真计算的方法。
在仿真中可同时在电网的任何节点注入不同类型的谐波源,并考虑了实际电网中变压器高、低绕组的不同连接方式。
所建模型可适用于三相对称和不对称以及具有不同中性点接地方式的供电网络。
最后的仿真实例表明,应用EM TP 软件进行谐波潮流分析可以得到较为满意的结果。
1 供电系统谐波潮流计算的原理和方法1.1 供电系统谐波潮流计算方法的回顾目前国内外谐波潮流计算主要有3种方法:线性分析法、非线性时域仿真法和非线性频域分析法。
线性分析法目前应用较多,它主要有2种类型,一种是由夏道止和Heydt 提出的牛顿—拉夫逊法[2],另一种是由Pilegg i 等人提出的节点导纳矩阵法[3]和M ahm oud 等人提出的节点阻抗矩阵法[4],导纳阵和阻抗阵方法之间无重大差别。
高速铁路牵引供电系统谐波及其传输特性研究摘要：在高速铁路牵引供电系统运行阶段，对比电网系统，牵引供电系统具有方式多变、负荷移动等特点，同时系统下多条牵引网线之间分布电容、互感的存在，导致高速铁路牵引供电系统谐波电流传输特性具有高度复杂特点，尽管“交-直-交”动车组的投运一定程度能降低谐波，但牵引供电系统内谐波的传输仍旧是形成谐振过电压的重要因素。
本文开展高速铁路牵引供电系统谐波及传输特性分析，在传输特性基础上提出谐波抑制措施，仅以本文研究成果供我国高速铁路在实践工作中借鉴、参考。
关键词：高速铁路；牵引供电网；谐波传输；谐波含有率1.高速铁路牵引供电系统谐波传输特性1.1 基于CRH2机车模型设计为开展牵引供电系统谐波与传输特性分析，本次研究首先利用Simulink建立长度为1km的AT段牵引网模型：图1长度1km牵引网AT段线路模型如图1所示，本次AT段线路模型整合了接触网、钢轨自感/互感系统、负馈线，利用五导体线路模型搭建AT网。
随后，基于目前我国铁路集团大量投运的CRH2动车组为例，建立动车组机车仿真模型：图2基于CRH2动车组机车的模型如图2，CRH2动车组机车模型由调制波模块、三电平整流桥、正弦脉宽调制控制信号、逆变器、负荷等多个模块组合而成，图中支撑电容、直流滤波电路分别为C1/C2、LC。
采取电压型三电平逆变器空间适量PWM控制实现逆变器环节组件，整个模型SPWM调制方法结合双闭环控制策略实现。
1.2 动车组谐波特性分析动车组运行阶段，当处于牵引工况、再生制动工况，机车电流谐波具有大致相同的分布趋势，机车低次谐波集中于3/5/7/9次，高次谐波集中于开关频率整数倍附近，例如100±7（奇数次）、50±5（奇数次）。
再生制动工况下，电流谐波的畸变程度高于牵引工况，同时再生制动功率因数小于牵引工况。
目前，再生制动技术已被普及植入动车组机车制动系统，倘若多个机车处于不同运行工况，再生制动所产生的电流会被牵引之下的机车利用，不良电能将对变流、受流过程带来不利影响。
FUJIAN DIAN LI YU DIANG ONG第28卷第1期2008年3月IS S N 1006-0170CN 35-1174/TM高速电气化铁路谐波的仿真计算与分析Simulation and Analysis of Harmonics of High-speed Electrified Railway聂静静1,2,吴文宣3(1.福建省电力有限公司技术中心,福建福州350007;2.福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350002;3.福建省电力试验研究院,福建福州350007)摘要:简要介绍了福厦高速电气化铁路的有关情况,运用谐波分析软件CYM HARM O 仿真计算了4个牵引变电站分别接入110kV 及220kV 两种电压等级电网下产生的谐波电压和谐波电流。
结果表明,采用220kV 供电将会减少牵引负荷对电网谐波水平的影响。
关键词:高速电气化铁路;谐波;电压等级;仿真Abstr act:The o verall co nditio ns o f Fu -Xia high speed electrified railw ay are intro duced.Harmonic vo ltag e and harmonic current from fo ur traction substations connected to 110kV and 220kV po wer netwo rks are simulated and computed by using harmo nic analysis so ftware of CYM HARM O.The results show that adopting 220kV pow er supply can reduce the influence of traction load on the harmonic level of pow er grid.Keywords:high-speed electrified railway ;harmo nics ;voltage class ;simulation 中图分类号:TM743文献标识码:A 文章编号:1006-0170(2008)01-0008-041前言高速铁路以其节能、环保、高效、安全、舒适、快捷、准时等特点在许多国家迅猛发展,成为世界铁路的新潮流。
地铁牵引供电整流机组建模仿真及谐波分析摘要：近些年，在我国快速发展下，带动了我国各个行业领域的进步。
牵引供电整流机组是城市轨道交通牵引供电系统的重要组成部分，但其产生的谐波可能会对电网电能质量产生影响。
为分析此问题，使用Matlab/Simulink分别搭建24脉波整流机组和48脉波整流机组的仿真模型，通过基于FFT的电力系统谐波分析方法，分析牵引供电整流机组阀侧和网侧的谐波电压，并对结果进行对比分析，得到了48脉波整流机组较24脉波整流整流机组可以进一步有效减少谐波产生的结论。
关键词：牵引供电；整流机组；谐波引言随着我国城镇化的加快发展，未来城镇规模也不断扩大，轨道交通是解决交通拥堵问题的必然选择。
近年来，我国城市轨道交通建设高速发展，城市轨道交通作为城市交通基础设施建设，具有运量大、速度快、稳定、零污染的优势。
地铁牵引供电系统是城市轨道交通至关重要的组成部分，其担负着为电动机车和各种用电设备提供电能的重要任务。
1地铁的供电系统地铁供电系统的作用是向地铁列车和用电设备提供电能，是地铁的重要组成部分和动力来源。
地铁的供电系统可以分为外部供电系统和内部供电系统。
外部供电系统即地铁的一次高压电源系统，通过主变电所连接城市电网，可采用集中式、分散式和混合式三种方式供电。
地铁的内部供电系统则包含牵引供电系统和动力照明系统。
其中，牵引供电系统是地铁供电系统的核心，由牵引变电所和接触网组成，用于牵引地铁机车;动力照明系统负责给区间、车站内的各类照明设施和动力设备、通信设备及自动化设备提供电能。
地铁供电系统的结构如图1所示。
图1地铁供电系统结构图当前，国内城市地铁大多采用110/35kV的两级电压集中供电方式。
这种供电方式主要由外部电源、主变电所、中压环网、牵引变电所和降压变电所构成。
每个主变电所从城市电网引入2路110kV电源互为备用，降压至地铁所需的35kV中压系统，然后通过中压环网向牵引变电所和降压变电所供电。
铁路牵引供电系统谐波谐振分析及抑制方法研究单保泉北京铁路局石家庄供电段摘要：伴随着我国经济建设的不断发展，社会对高速运输需求越来越大。
为提高铁路运输能力，缓解电气化铁路运输压力，近年来高速铁路在我国得到迅猛的发展。
研究铁路牵引供电系统的谐波和谐振特性，并针对其原理从根源上提出实用可行的谐波治理方法，对保证铁路供电系统的安全性、稳定性有重大意义，需要引起我们的重视。
基于此本文分析了铁路牵引供电系统谐波谐振分析及抑制方法。
关键词：铁路牵引供电系统；谐波谐振；抑制方法1、铁路牵引供电系统1.1铁路牵引供电系统特性铁路牵引供电系统是谐波危害的对象，牵引网是谐波传输的路径，当牵引供电系统参数满足一定条件时，相应次数的谐波便会在系统的激励下发生谐振，引起的过电压和过电流会对牵引网的稳定性以及牵引网设备产生巨大的危害。
根据既有的牵引网传输线模型，利用数学原理对阻抗和导纳矩阵进行降阶处理，得到牵引网单位长度等效阻抗和导纳，并将牵引供电系统简化为等值电路模型，最后利用模型详细地研究了谐波在牵引网的传输特性，为后续谐波抑制方法提供基础。
1.2铁路牵引供电的供电方式电力牵引供电系统分为直流制和交流制，交流制又分工频单相交流制和低频单相交流制。
我国铁路牵引供电一般采用单相工频交流制供电。
所谓单相工频交流制供电，是指采用单相双绕组主变压器的方式。
它有两种接线方式：简单单相接线和V/V 接线。
简单单相接线设备简单、经济，主变压器容量利用率高。
在我国，电力牵引供电的主要方式分为四种，即 AT(自耦变压器)、BT(吸流变压器)、直接供电、同轴电力电缆。
其供电方式原理图如下。
1-牵引变电所；2-A T自藕变压器；3-机车；4-保护线5-接触网；6-钢轨；7-正馈导线图1 A T自藕变压器供电方式1-牵引变电所；2-机车；3-接触网；4-吸流变压器；5-回流线；6-钢轨图2 BT吸流变压器供电方式1-牵引变电所；2-机车；3-接触网；4-钢轨图3 直接供电方式1-牵引变电所；2-机车；3-接触网；4-钢轨；5-同轴电缆图4 同轴电力电缆供电方式2、谐波与谐振危害2.1谐波危害谐波对电力系统的影响非常巨大，主要包括直接影响和间接影响。
