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铁路牵引变电所增容改造施工方案的优化分析0 引言随着铁路建设的飞速发展,对电气化铁路牵引变电所的要求越来越高,既有的铁路牵引变电所正面临着更新及发展,怎样更加安全高效可靠的对既有电气化牵引变电所进行不间断供电的全所改造成为新的课题。
在石太线既有电气化铁路牵引变电所改造中,牵引变电所的带电改造所涉及到的一次设备改造率达到 100%,二次设备均全部更换,现以石太线牵引变电所不间断供电改造施工为例,同时借鉴广昆铁路既有电气化铁路牵引变电所改造的案例,对牵引变电所带电改造的施工特点及施工方案的优化进行阐述。
1 石太线牵引变电所简介石太线中东起坡头站,西(向北)至太原站属太原铁路局管辖,是连接铁路主干线、晋煤外运最重要的通道,该线是 1982 年 10 月建成通车的双线电气化铁路,但随着铁路运能的不断攀升,小容量牵引变压器和不配套牵引供电设施已越来越凸现成制约铁路高速发展的瓶颈。
为缓解运能和运量日趋不适应的矛盾,提出了对太原铁路局管辖范围石太线(K117+000 Kxxxx)区间牵引供电设备增容改造项目,包括(榆次、上湖、测石)3 个牵引变电所和联络三所间(段廷、寿阳)2 个分区所。
该项工程主要有：榆次变电所更换牵引变压器2 台、增容至(31.5+25)MVA、V/v-110 接线方式、110 kV 隔离开关(电动操作)4 台、27.5 kV所有设备;上湖变电所更换 110 kV 隔离开关(电动操作)8 台、27.5 kV 所有设备;测石变电所更换牵引变压器 2 台、增容至(31.5+20)MVA、V/v -110 接线方式、110 kV 隔离开关 8 台、27.5 kV所有设备;3 个牵引变电所二次系统更新为升级版综合自动化系统、增设视频系统,安防系统及在线测温、在线绝缘等较为系统的先进的监测装置;寿阳、段廷分区所所有设备更新。
牵引变电所增容改造后,两路牵引供电系统实现自动互投,设备调控实现调度台远程控制、操作、监控,对实现供电系统自动化更为有利。
1 绪论1.1 研究背景及意义高速铁路目前正处于蓬勃发展期，正以其安全、准时、舒适、运输能力大、环境污染轻、节省能源和土地资源的等优点，逐渐成为路上运输的主力军。
高速铁路主要有以下优点[1-4]：（1）输送能力；（2）速度快；（3）安全性好；（4）受气候变化影响小，正点率高；（5）舒适方便；（6）能源消耗低；（7）环境影响轻；（8）经济效益好。
高速铁路是特殊的电气化铁路，它与电气化铁路的发展密切相关。
电气化铁路在我国的发展已有四十年的历史，第一条电气化铁路——宝成铁路宝凤段于1958年动工1960年建成，全长93公里，1961年正式交付运营，从此揭开了我国电气化铁路建设的序幕[1]。
在电气化铁路发展的前三十年，我国电气化铁路主要在西部地区使用，近年来为了配合国家能源政策的调整，提高铁路的运输能力，我国东部经济发达地区开始对既有铁路进行电气化工程改造[1-5]。
对于电气化铁路我国计划于2012年达到铁路运营总里程11万公里，电气化率50%的目标。
伴随着高速电气化铁路的不断发展，其与电力网的联系越来越紧密，高速铁路的许多设施都需要电力的支撑，比如机车牵引，通信、空调照明、调度以及给排水等，离开了电力网，铁路系统将会处于瘫痪状态。
与此同时，其也对电力网产生了越来越大的影响，防止其对电力网产生不良影响也是一个重要的研究课题。
高速铁路供电系统是影响高速铁路运输的重要方面，对供电系统的性能进行不断优化不管是对铁路系统还是电力系统都有着很重大的现实意义。
近年来，建设和谐社会，走可持续发展道路是我国的一个重大课题，“节能减排”成为一个热门名词，其指的是节约物质资源和能量资源，减少废弃物和对环境有害物质的排放。
铁路系统作为陆上运输的主力军，是影响国计民生的重要方面，在提倡节能减排的今天，铁路的节能环保的受到了广泛的关注。
在不久前刚刚召开的2010中国国际轨道交通与城市发展高峰论坛上，相关部门的专家们都建议要在建设高速铁路要注重节能环保，要求在高速铁路的建设中要坚持节能减排与产业发展深度结合，改变传统的发展方式和模式，提高资源利用率，降低能源消耗，使企业效益和社会效益最优化。
新建牵引变电所的负荷预测及变压器容量优化配置摘要：本文首先分析了大数据技术在我国电力系统的应用，接下来详细阐述了高斯混合模型聚类，最后对有监督Kohonen网络分类以及基于预测负荷的牵引变压器容量优化做论述，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。
关键词：高斯混合模型；伪-F统计量；负荷预测；容量配置引言对于新建的电气化铁路牵引变电所，负荷过程数据是计算牵引变压器容量、谐波、负序电流等的基础。
当前运用于牵引负荷预测的方法有两种，即基于实测负荷的数据预测和基于计算模型的仿真预测。
电力机车在电气化铁道上运行时其取流特性受多方面因素影响，使电力机车负荷及牵引负荷均呈现出随机波动性。
所以，在进行基于牵引计算和供电计算的计算机仿真时，考虑影响电力机车负荷的主要随机因素，将获得较为接近实际情况的仿真结果。
基于实测数据的牵引负荷预测，得益于大量的实测数据，由于其工作量大，耗时长，使该项课题的开展受到限制，所以，目前国外尚没有相关文献，国内仅西南交通大学对基于实测数据的牵引负荷预测进行过一些理论研究工作，具有一定的指导意义。
牵引负荷的随机波动性决定了牵引负荷的数据分析与挖掘与电力负荷有很大的不同。
面对海量的牵引变电所的测试数据，研究人员一直致力于从中探寻出隐藏在数据内的规律及特征。
随着数据挖掘技术在各个研究领域的应用，推动了这一项工作的进展。
高斯模型经常被用于模型估计，而高斯混合模型就是在样本估计时将模型建为几个高斯模型的加权和，再按各样本对各模型的“亲和度”，将样本分属到不同类别。
面对海量数据时，神经网络被用于数据处理及分析，它凭借其自学习、自适应性、非线性、鲁棒性及容错性等特性，广泛应用于模式分类、聚类、回归拟合、优化计算等方面。
高斯混合模型应用于电力系统的研究较少，而神经网络已被广泛应用于电力系统负荷预测。
在牵引供电系统方面，神经网络主要用于故障诊断与识别以及谐波分析，在牵引负荷预测方面尚未有报道。
基于寿命损失的高速铁路牵引变压器容量优化研究高速铁路牵引变压器容量优化研究
1、研究背景
随着高速铁路建设的不断发展，变压器作为牵引安装系统中重要的设备，为国家的高速铁路建设提供了重要的技术支持与应用服务。
变压器容量优化对变压器的寿命损失也有直接关系，因此对其进行容量优化显得尤为必要。
2、研究现状
近几年来，相关专家及学者对高速铁路牵引变压器容量进行了深入研究，旨在提高设备的效率和可靠性。
研究主要集中在分析变压器的工作特性、使用环境的变化影响及联合优化等方面。
3、研究方法
研究包括两个步骤：第一步，建立基于变压器寿命损失的容量优化模型，利用变压器寿命损失及投资、建设等信息进行容量优化；第二步，研究基于容量优化的高速铁路变压器设计，确定变压器的结构及工作特性，并利用线性规划结合使用环境及风险性能对变压器设计结构进行优化。
4、研究结果
根据研究结果，在容量优化的基础上，可以有效提高变压器的使用寿命，使其可以长期稳定运行。
此外，可以选择合理的变压器结构，使变压器能够得到更好的效率及抗电弧性能，从而提高变压器的质量及可靠性。
5、研究对策
针对存在的问题，提出的研究对策如下：1. 建立基于寿命损失的变压器容量优化模型；2. 采用线性规划技术进行变压器设计优化；3. 加强变压器状态监测技术，充分利用新型计算机技术，提高变压器运行水平。
6、总结
本文研究了基于寿命损失的高速铁路牵引变压器容量优化研究，通过容量优化模型与设计优化技术，能够有效提高变压器的使用寿命及质量性能。
此外，加强变压器的状态监测技术，也是提高变压器系统可靠性的关键环节。
高铁牵引变电系统一次设备的优化设计与研究作者：杨大丽来源：《科技资讯》 2015年第7期杨大丽（武汉铁路职业技术学院湖北武汉邮编：430205）摘要：随着我国高速铁路开通线路的逐渐增多，对于高铁牵引变电系统一次设备的运行维护经验也越来越丰富。
根据现有设备运行状况，总结其优缺点，并对一次设备进行优化设计，既能提高高速铁路的供电可靠性又能降低事故的概率，为今后高速铁路牵引变电系统的设计及改造提供参考。
本文在分析了高速铁路牵引变电系统的特点及要求的基础上，针对高速铁路牵引变电系统的主要一次设备如牵引变压器、互感器、开关设备、传输线路的运行状况，给出了优化设计方案。
关键词：一次设备优化变压器GIS开关柜中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（a）-0009-02随着社会的快速发展，未来要建设的高速铁路项目越来越多。
高速铁路因为速度快、负荷大、可靠性要求高，所以对牵引变电系统提出了更高的要求。
在普速铁路和现已开通的高速铁路的牵引变电系统一次设备的运行状况调查分析基础上，根据实践中总结的经验，对高速铁路一次设备进行优化设计，成为高铁设计者必然面对的难题。
优化设计后既可以提高性价比又降低了故障的概率，为今后高铁牵引变电系统的设计及改造提供参考。
1 高速铁路牵引变电系统的特点和对一次设备的基本要求1.1高速铁路牵引变电系统的特点1.速度快，空气阻力大。
高速铁路的试验速度已经超500公里/小时，最高运行时速300公里。
2.客运量大，供电距离长，且具有明显的时段特征。
高速列车负载率高，受电时间长。
要求电力机车牵引功率大，牵引供电系统应具有对各种集中负荷供电的能力。
3.可靠性要求高。
要求供电系统供电质量和接触网受流质量高。
高铁牵引负荷是国家电力系统的I级负荷，它应有独立的双回路电源供电，且采用互不影响的两回220kV及以上（普铁一般为110KV）电源供电。
1.2高速铁路对一次设备的基本要求一次设备是高铁牵引变电系统的主体，设备故障会造成严重后果，在对一次设备进行设计和选择时，应满足运行可靠、工作灵活的要求，同时还必须考虑经济条件。
高铁列车牵引变流器的研究与优化摘要：高铁列车的牵引变流器在列车运行过程中扮演着重要的作用，影响着列车的牵引性能和能效。
本文针对高铁列车牵引变流器进行了深入研究与优化，通过理论分析、仿真模拟以及实验验证，对高铁列车牵引变流器的性能进行了评估和优化。
关键词：高铁列车；牵引变流器；研究；优化一、引言高铁列车作为现代化交通工具的重要组成部分，具有速度快、能效高等优点，受到了广泛的关注和应用。
在高铁列车的牵引系统中，牵引变流器是实现列车电气驱动的核心部件，对列车的牵引性能和能效具有重要影响。
因此，对高铁列车牵引变流器进行深入研究与优化，具有重要的理论意义和实际价值。
二、高铁列车牵引变流器的基本原理1. 高铁列车牵引系统概述高铁列车的牵引系统主要由牵引变流器、牵引电机、传动系统等部件组成。
其中，牵引变流器负责将来自电网的交流电转换为适合牵引电机工作的直流电，并控制牵引电机的转速和扭矩，实现列车的顺畅运行。
2. 牵引变流器的基本工作原理牵引变流器通过整流、滤波、逆变等电路，将交流电转换为直流电，并通过控制电路对直流电进行调节，实现对牵引电机的精确控制。
牵引变流器的性能直接影响着列车的牵引性能和能效。
三、高铁列车牵引变流器的性能评估1. 效率与热稳定性牵引变流器的效率和热稳定性是评价其性能的重要指标。
效率高意味着能量的更充分利用，热稳定性好则能有效防止设备过热损坏，从而提高列车的牵引效率和可靠性。
2. 控制精度与动态响应牵引变流器的控制精度和动态响应性能直接影响着列车的加速、减速和调速过程。
控制精度越高，列车的运行越平稳；动态响应越快，列车的性能越优越。
3. 系统稳定性与可靠性高铁列车作为大型交通工具，对系统稳定性和可靠性要求极高。
牵引变流器的稳定性和可靠性是保障列车安全运行的重要条件，需要在设计和优化时充分考虑。
四、高铁列车牵引变流器的优化方法1. 电路结构优化通过对牵引变流器的电路结构进行优化设计，提高效率、降低损耗、改善热稳定性，从而提高列车的牵引效率和可靠性。
高速铁路牵引变压器的磁路分析与优化设计随着我国高速铁路建设的不断发展，高速铁路牵引变压器的磁路分析与优化设计也变得越发重要。
这篇文章将从设计要求、磁路分析、使用效果等几个方面探讨高速铁路牵引变压器的磁路分析与优化设计。
一、设计要求高速铁路牵引变压器的设计要求主要有三点：一是能够承受高压、高电流、高功率的运行状态；二是能够达到较高的效率和可靠性；三是尽可能减小体积和重量。
在满足以上设计要求的基础上，还需要考虑磁路设计和电磁兼容性等因素。
因此，在进行高速铁路牵引变压器的磁路分析和优化设计时，需要考虑多个方面的要求和限制。
二、磁路分析高速铁路牵引变压器的磁路分析是设计优化的关键。
一方面，磁路的结构和参数会直接影响其性能和使用效果；另一方面，通过磁路分析可以确定优化方向和改进措施。
进行磁路分析时，需要考虑磁路的磁阻、磁场、铁芯、绕组等多个因素，并且需要使用专业的软件进行模拟和计算。
同时，还需要考虑牵引变压器的电路参数和工作条件等因素，以保证磁路设计的合理性和正确性。
三、磁路优化设计在进行磁路分析的基础上，进行磁路优化设计就成为了必然的选择。
通过对磁路结构和参数的调整和优化，可以获得更好的使用效果。
磁路优化设计的难点在于需要考虑多个因素的综合影响。
一方面，需要考虑磁路的参数和结构的变化对效率、功率密度、重量等多个指标的影响；另一方面，还需要考虑优化设计后的磁路的可行性和实际可实现性。
在进行磁路优化设计时，需要综合考虑多个方面的因素，包括磁路参数、电路参数、工作条件等，以实现最佳的优化效果。
四、使用效果高速铁路牵引变压器的使用效果是评价磁路分析和优化设计的重要指标。
通过评估使用效果，可以进一步改进和优化设计方案，提高牵引变压器的性能和效率。
评估使用效果需要考虑多个指标，如效率、功率密度、起动性能、过负荷性等。
通过对各个指标的综合评估和比较，可以确定最优的设计方案，并进一步改进和优化方案。
综上所述，高速铁路牵引变压器的磁路分析与优化设计是一个复杂而重要的工作。
第17卷第12期铁道科学与工程学报Volume17Number12 2020年12月Journal of Railway Science and Engineering December2020 DOI:10.19713/ki.43−1423/u.T20200109高铁牵引供电系统综合补偿容量优化研究魏光(轨道交通工程信息化国家重点实验室(中铁一院)，陕西西安710043)摘要：大功率跨线动车组在时速250km/h高铁上运行通过电分相时，引起牵引变压器过负荷严重，且易导致保护误动作。
为此，提出一种基于潮流控制器的解决方案，分析电流分配机理，推导补偿控制策略。
通过对潮流的均衡控制，使得动车组在两供电臂的负荷得到优化分配，均匀配置在牵引变压器的两绕组上，降低了其容量需求。
同时，对于改善电能质量起到明显作用。
此方案适合于改造既有或新建牵引变电所，仿真验证了其可行性与优越性。
其满足优化潮流控制，改善了工程的技术经济性。
关键词：时速250km/h高铁；Vx接线；潮流控制；电能质量补偿中图分类号：TM922.4；U223.5文献标志码：A文章编号：1672−7029(2020)12−3021−07Study on optimization of comprehensive compensation capacity ofhigh-speed railway traction power supply systemWEI Guang(State Key Laboratory of Rail Transit Engineering Informatization(FSDI),Xi’an710043,China)Abstract:When the high-power cross line EMU runs on the250km/h high-speed railway and passes through the electric phase separation,the overload of the traction transformer is serious and the protection is easy to misoperate.Therefore,a solution based on the power flow controller(PFC)was proposed,the current distribution mechanism was analyzed,and the compensation control strategy was deduced.Through the balance control of power flow,the load of EMU in the two power supply arms is optimally distributed and evenly distributed on the two windings of traction transformer,which reduces its capacity demand.At the same time,it plays an obvious role in improving the power quality.This scheme is suitable for the reconstruction of existing or new-built traction substation,and its feasibility and superiority are verified by simulation.It’s satisfactory optimization of power flow control improves the technical economy of the project.Key words:250km/h high speed railway;Vx connection;power flow control;power quality compensation中国高铁已基本形成互联互通，大功率、长编组的跨线动车组大量投运；运输组织为适应节假日的高峰运量，临时性的增加列车对数及编组长度。
高速铁路牵引供电系统的优化设计随着高速铁路的快速发展，其运行安全性、运行效率和运行成本的要求越来越高。
而高速铁路牵引供电系统作为高速列车的“心脏”，其性能和质量关系到整个铁路系统的安全和运行效率。
因此，优化设计高速铁路牵引供电系统变得非常重要。
一、高速铁路牵引供电系统的概念和特点牵引能源是指用于驱动牵引车辆运行的能源，高速铁路牵引能源主要有电力和内燃机两种类型。
在电力供电方式下，高速列车主要采用交流电和直流电两种类型，其中直流电具有较高的性能和质量，因此被广泛应用于高速列车供电系统中。
高速铁路牵引供电系统是由供电系统和牵引系统两部分组成。
其中，供电系统主要包括变电站、接触网、供电设备及其他供电辅助设备，而牵引系统则包括电机、传动装置、控制装置及其他辅助装置等。
高速铁路牵引供电系统具有以下特点：首先，其工作电压较高，一般为3kV~25kV，以提高系统的传输功率和传输能力；其次，变电站的容量较大，以满足大功率传输要求；第三，接触网的架设形式较复杂，以提供较好的供电功能和牵引性能；最后，供电设备的控制和保护功能较强，以确保系统的安全可靠性。
二、高速铁路牵引供电系统的优化设计原则高速铁路牵引供电系统的优化设计需要遵循以下原则：1、确保安全可靠：高速铁路作为高速运输方式，其运行安全性是首要的，因此，在设计牵引供电系统时，必须考虑到各种运行条件，确保其安全可靠性。
2、提高运行效率：高速列车的车速较快，牵引供电系统的高效运行可以有效降低能源消耗和减少系统的损耗，保证高速列车的高速运行。
3、降低成本：高速铁路建设和运营成本较高，因此，在牵引供电系统的设计和运行过程中，要注意降低成本，提高经济效益。
4、提高环保性：高速铁路作为绿色交通方式，必须考虑环保性，因此，在牵引供电系统的设计和运行中，必须尽量减少能源消耗和污染排放。
三、高速铁路牵引供电系统优化设计的关键技术1、供电系统的智能化设计：通过应用先进的智能电力设备和技术，可以提高供电系统的自动化水平和控制能力，以确保系统的安全可靠性和有效性。
高速铁路列车牵引供电系统设计与优化随着高铁运输业的快速发展，高速铁路列车牵引供电系统设计与优化成为一个重要的课题。
本文将从供电系统的设计原理、优化方法和未来发展趋势等方面进行探讨，以期为高速铁路列车的牵引供电系统提供指导和建议。
一、设计原理高速铁路列车的牵引供电系统主要由接触网、集电装置和牵引变压器等组成。
接触网主要是通过电源线和接触线连接，将电能供给给集电装置。
集电装置则将接触线传输的电能送至牵引变压器，再由牵引变压器将电能输出给列车的牵引电动机。
因此，设计一个稳定可靠、高效能的供电系统对于高速铁路的运行至关重要。
在供电系统设计中，需考虑以下几个关键因素：1. 设计负荷：根据列车的牵引功率需求和列车运行速度，确定设计负荷。
考虑到高速列车的大功率需求和高运行速度，供电系统需要具备较高的供电能力和快速响应的特点。
2. 供电稳定性：供电系统需要确保在列车运行过程中，能够提供稳定的电能输出，防止因电压波动或电能供应不足而影响列车的正常运行。
3. 供电可靠性：供电系统设计应考虑到可能遇到的故障情况，并采取相应的措施来保障供电系统的可靠运行，例如设计备用供电装置等。
4. 能耗效率：供电系统应尽可能地提高能耗效率，减少能源浪费。
可以采用高效能电力器件，通过优化集电装置和牵引变压器的设计等方式来提高能耗效率。
二、优化方法为了优化高速铁路列车牵引供电系统的设计，可以采取以下几个方法：1. 供电设备升级：使用先进的电力设备和技术来提高供电系统的性能。
例如，采用高效能的牵引变压器和集电装置，使用电能质量检测设备来确保供电的稳定性和可靠性。
2. 供电线路优化：通过对供电线路的优化设计，减少电能传输过程中的电压损失和功率损耗。
可以通过调整线路参数、改进导线材料等方法来提高供电线路的效能。
3. 能量回收利用：针对高速铁路列车所具备的制动能量回收特点，可以设计并安装能量回收装置，将列车制动所释放的能量回收转化为电能，用于给列车的供电系统提供能量。
