电气化铁路谐波模型研究及软件开发

论文摘要

随着我国电气化铁路建设的飞速发展,为电气化铁路供电的牵引供电系统也将快速扩大,电气化铁路对电网的影响日益突出。电气化铁路牵引负荷是采用单相工频交流电供电,破坏了电力系统的对称运行条件,同时在机车上采用了整流设备。牵引变电站接入电网后,将向系统注入大量的谐波和负序电流,如果处理不善,将严重危害公共电网运行的安全性和可靠性。本文从我国牵引供电系统的实际现状和需求出发,系统而深入的分析了牵引供电系统谐波和负序电流的计算方法,并进行了程序开发和工程应用。主要工作和成果如下：（1）研究了三相-两相系统变换原理,建立了包括牵引变压器三相等效漏抗模型和牵引负荷与并联补偿的三相等效模型在内的牵引供电系统三相等效模型,将牵引供电系统与三相电力系统在拓扑结构上统一起来。（2）研究了常用牵引变压器的接线方式,详细分析了单相接线牵引变压器、V/V接线牵引变压器、Ynd11接线牵引变压器和Scott接线牵引变压器的模型,并比较了这几种牵引变压器产生的负序电流；研究了常用的无源滤波器的数学模型。（3）开发了电气化铁路谐波和负序电流的计算程序,并在PSCAD中搭建了三种牵引变压器的模型与本文开发的程序进行了对比,能够方便地考虑牵引变压器自身阻抗,以及二次侧并联无源滤波器阻抗的影响,提高了计算的准确性。（4）采用CEPRI-36节点算例和实际电网算例对新开发的电气化铁路谐波和负序电流计算程序进行了测试,验证了本文的研究结论和程序开发的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 我国电气化铁路现状
• 1.1.2 电气化铁路牵引的电力制式
• 1.1.3 我国使用的电力机车类型
• 1.1.4 电气化铁路谐波和负序电流对电力系统的影响
• 1.2 电气化铁路谐波和负序电流研究现状
• 1.2.1 谐波研究现状
• 1.2.2 负序研究现状
• 1.2.3 目前研究存在的问题
• 1.3 本文研究和开发的工作基础
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 牵引供电系统的结构及数学模型
• 2.1 牵引供电系统的结构
• 2.2 三相-两相系统的等效变换算法
• 2.3 牵引供电系统的三相等效模型
• 2.3.1 牵引变压器次边模型
• 2.3.2 牵引负荷与并联补偿的三相模型
• 2.3.3 牵引变压器三相漏抗模型
• 2.3.4 牵引供电系统模型
• 2.4 小结
• 第三章 牵引变压器及无源滤波器的数学模型
• 3.1 对称分量法
• 3.2 单相接线牵引变压器模型
• 3.3 V/V接线牵引变压器模型
• 3.3.1 电路原理
• 3.3.2 三相等效模型
• 3.3.3 谐波和负序电流分析
• 3.4 Ynd11接线牵引变压器模型
• 3.4.1 电路原理
• 3.4.2 三相等效模型
• 3.4.3 谐波和负序电流分析
• 3.5 Scott接线牵引变压器模型
• 3.5.1 电路原理
• 3.5.2 三相等效模型
• 3.5.3 谐波和负序电流分析
• 3.6 无源滤波器原理与模型
• 3.6.1 无源滤波器原理
• 3.6.2 无源滤波器模型
• 3.7 小结
• 第四章 软件开发及算例测试
• 4.1 计算程序开发
• 4.1.1 谐波计算程序开发
• 4.1.2 负序电流计算程序开发
• 4.1.3 计算程序验证
• 4.2 算例测试
• 4.2.1 CEPRI-36节点算例
• 4.2.2 实际大电网算例
• 4.3 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 附录A CEPRI-36节点算例数据说明
• 附录B CEPRI-36算例负序计算测试结果
• 附录C CEPRI-36算例谐波计算测试结果
• 附录D CEPRI-36算例无源滤波器测试结果
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文、科研、专利等
• 学术论文
• 参与科研情况
• 申请专利情况