• ISSN 0258-2724
  • CN 51-1277/U
  • EI Compendex
  • Scopus 收录
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技论文统计源期刊
  • 中国科学引文数据库来源期刊

新型电缆贯通供电系统载流机制

张丽艳,梁世文,李鑫,贾瑛,韩笃硕,李群湛

downloadPDF
张丽艳, 梁世文, 李鑫, 贾瑛, 韩笃硕, 李群湛. 新型电缆贯通供电系统载流机制[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2021, 56(3): 650-658. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200057
引用本文: 张丽艳, 梁世文, 李鑫, 贾瑛, 韩笃硕, 李群湛. 新型电缆贯通供电系统载流机制[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2021, 56(3): 650-658.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20200057
ZHANG Liyan, LIANG Shiwen, LI Xin, JIA Ying, HAN Dushuo, LI Qunzhan. Current-Carrying Mechanism of New Continuous Cable Traction Power Supply System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(3): 650-658. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200057
Citation: ZHANG Liyan, LIANG Shiwen, LI Xin, JIA Ying, HAN Dushuo, LI Qunzhan. Current-Carrying Mechanism of New Continuous Cable Traction Power Supply System[J].Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(3): 650-658.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20200057

新型电缆贯通供电系统载流机制

doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20200057
基金项目:国家自然科学基金项目(51877182);四川省科技计划资助(2020YJ0011)
详细信息
    作者简介:

    张丽艳(1979—),女,讲师,博士,研究方向为牵引供电系统分析和电能质量预测,E-mail:xphfy@home.swjtu.edu.cn

  • 中图分类号:TM922

Current-Carrying Mechanism of New Continuous Cable Traction Power Supply System

    • 摘要:新型电缆贯通供电系统能够取消电分相环节,延长供电距离,并有效治理电气化铁路中的电能质量问题. 但电缆牵引网(cable traction network, CTN)包含不同的电压等级,基波电流要首先经过牵引网的各个环节,最终汇聚到列车负载;而列车发射的谐波电流要经过两级渗透,最终返送到公用电网. 为研究电缆贯通供电系统的载流机制,针对CTN的特殊拓扑结构,根据双口网络分析方法,建立了车网耦合系统等值电路;分析了CTN中的电流传输规律;利用仿真模型,研究了CTN中的谐波电流分布与中心变电所(main substation, MSS)的谐波电流含量. 研究结果表明:当系统内有8个短回路时,单车工况下,基波电流主要在列车所在的单侧供电区间传输;机车电流与MSS电流之比小于4 (牵引变压器变比);MSS谐波电流含量较列车处最多降低了43.5%.

    • 图 1电缆贯通供电系统结构

      Figure 1.Diagram of continuous cable power supply system

      图 2输电电缆分布参数电路

      Figure 2.Distributed parameter circuit of forward-flow cable

      图 3接触网-钢轨分布参数电路

      Figure 3.Distributed parameter circuit of catenary-rail

      图 4单相牵引变压器等值电路

      Figure 4.Equivalent circuit of single-phase traction transformer

      图 5电缆贯通供电端口连接示意

      Figure 5.Port link diagram of continuous cable power supply system

      图 6电缆贯通供电系统等值电路

      Figure 6.Equivalent circuit of continuous cable power supply system

      图 7牵引工况列车电流与端电压

      Figure 7.Train current and port voltage in traction condition

      图 8牵引工况列车取流情况

      Figure 8.Train collecting currents in traction

      图 9电缆贯通供电系统仿真模型

      Figure 9.Simulation model of continuous cable traction power supply system

      图 10CTN电流分配

      Figure 10.Current distribution in cable traction network

      图 11车网互联系统谐波阻抗

      Figure 11.Harmonic impedance of train-network system

      图 12CRH2谐波电流实测数据

      Figure 12.Measured data of CRH2 harmonic current

      图 13接触网谐波电流

      Figure 13.Catenary harmonic current

      图 14牵引电缆谐波电流

      Figure 14.Traction cable harmonic current

      图 15MSS谐波电流含量

      Figure 15.Harmonic current content of MSS

      表 1各端口电压计算对比

      Table 1.Port voltage calculation comparison kV

      方法 U1out U2in U5in U3out U5out UL
      理论 111.20 111.20 111.20 27.36 27.43 25.89
      仿真 111.28 111.28 111.28 27.42 27.48 26.33
      误差/% −0.07 −0.07 −0.07 −0.22 −0.18 −1.67
      下载: 导出CSV

      表 2各端口电流计算对比

      Table 2.Port current calculation comparison A

      方法 IC IC1 IT1 It1 It2 IL
      理论 209.55 158.19 92.03 368.14 420.15 788.26
      仿真 210.99 159.82 91.61 366.40 408.80 775.08
      误差/% −0.68 −1.02 0.46 0.47 2.77 1.70
      下载: 导出CSV

      表 3各个短回路牵引电缆参数

      Table 3.Parameters of every short section cable

      参数 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
      截面积/mm2 400 400 500 630 630 500 400 400
      长度/km 29.0 28.4 28.8 29.4 29.2 28.0 29.0 27.4
      下载: 导出CSV

      表 4MSS输出电流

      Table 4.Output current in MSS

      列车位置 PL/MW IMSS/A IL/A kb
      空载 0.70
      D5 20.000 192.90 765.20 3.968
      D6 20.000 194.70 768.10 3.937
      D7 20.000 197.10 775.90 3.937
      D8 20.000 200.10 784.90 3.922
      下载: 导出CSV

      表 5再生工况时的MSS输出功率

      Table 5.MSS output power in regeneration condition

      列车位置 PMSS/MW QMSS/Mvar MSS输出电压/kV
      空载 0.060 0.050 110.00
      D8 −9.860 −2.090 110.32
      D7 −9.850 −2.070 110.32
      D6 −9.860 −2.080 110.32
      D5 −9.880 −2.060 110.32
      下载: 导出CSV

      表 6多车时MSS输出功率

      Table 6.MSS output power with multi-train work

      制动列车位置 PMSS/MW Pbra/MW PL/MW 再生能量利用率/%
      无制动 20.480 10.000 20.000
      D6 11.580 10.000 20.000 89
      D5 11.780 10.000 20.000 87
      D4 12.180 10.000 20.000 83
      D3 12.480 10.000 20.000 80
      下载: 导出CSV
    • 李群湛, 贺建闽. 牵引供电系统分析[M]. 成都: 江南娱乐网页版入口官网下载安装出版社, 2007: 129-138.
      周胜军,于坤山,冯满盈,等. 电气化铁路供电电能质量测试主要结果分析[J]. 电网技术,2009,33(13): 54-57,63.

      ZHOU Shengjun, YU Kunshan, FENG Manying, et al. Analysis on main results of power quality test of power supply for electrified railway[J]. Power System Technology, 2009, 33(13): 54-57,63.
      李群湛. 论新一代牵引供电系统及其关键技术[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报,2014,49(4): 559-568.

      LI Qunzhan. On new generation traction power supply system and its key technologies for electrification railway[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2014, 49(4): 559-568.
      李群湛. 论干线铁路与城市轨道统一牵引供电方式[J]. 中国科学:技术科学,2018,48(11): 1179-1189.doi:10.1360/N092017-00184

      LI Qunzhan. Unified traction power supply mode for trunk railway and urban rail transit[J]. Scientia Sinica Technologica, 2018, 48(11): 1179-1189.doi:10.1360/N092017-00184
      郭鑫鑫,李群湛,解绍锋,等. 电气化铁路高压CTN电气特性研究[J]. 电力自动化设备,2015,35(12): 132-137.

      GUO Xinxin, LI Qunzhan, XIE Shaofeng, et al. Electrical characteristic of cable traction network for electrified railway[J]. Electric Power Automation Equipment, 2015, 35(12): 132-137.
      周婷,解绍锋. 电气化铁路新型电缆供电方案[J]. 电力自动化设备,2018,38(7): 189-195,206.

      ZHOU Ting, XIE Shaofeng. New-type cable traction power supply scheme of electric railroad[J]. Electric Power Automation Equipment, 2018, 38(7): 189-195,206.
      张丽艳,李群湛,易东,等. 同相供电系统潮流控制器容量的优化配置[J]. 电力系统自动化,2013,37(8): 59-64.

      ZHANG Liyan, LI Qunzhan, YI Dong, et al. Capacity optimization of power flow controller used in a co-phase traction poer supply system[J]. Automation of Electric Power Systems, 2013, 37(8): 59-64.
      CHEN Minwu, LI Qunzhan, ROBERTS C, et al. Modelling and performance analysis of advanced combined co-phase traction power supply system in electrified railway[J]. IET Generation Transmission & Distribution, 2016, 10(4): 906-916.doi:10.1049/iet-gtd.2015.0513
      李群湛. 我国高速铁路牵引供电发展的若干关键技术问题[J]. 铁道学报,2010,32(4): 119-124.

      LI Qunzhan. On some technical key problems in the development of traction power supply system for high-speed railway in China[J]. Journal of the China Railway Society, 2010, 32(4): 119-124.
      于永源, 杨绮雯. 电力系统分析[M]. 北京: 中国电力出版社, 2007: 19-20, 69.
      谭永霞. 电路分析[M]. 成都: 江南娱乐网页版入口官网下载安装出版社, 2004: 244-250.
      陈宏伟,耿光超,江全元. 电气化铁路牵引供电系统车网耦合的潮流计算方法[J]. 电力系统自动化,2012,36(3): 76-80,110.

      CHEN Hongwei, GENG Guangchao, JIANG Quanyuan. Power flow algorithm for traction power supply system of electric railway based on locomotive and network coupling[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(3): 76-80,110.
      解绍锋,李群湛. 高速列车再生制动对负序影响研究[J]. 铁道学报,2011,33(7): 14-18.

      XIE Shaofeng, LI Qunzhan. Study on impact of high-speed train regenerative braking on negative sequence[J]. Journal of the China Railway Society, 2011, 33(7): 14-18.
      何正友,胡海涛,方雷,等. 高速铁路牵引供电系统谐波及其传输特性研究[J]. 中国电机工程学报,2011,31(16): 55-62.

      HE Zhengyou, HU Haitao, FANG Lei, et al. Research on the harmonic in high-speed railway traction power supply system and its transmission characteristic[J]. Processings of the CSEE, 2011, 31(16): 55-62.
      高仕斌, 胡海涛. 高速铁路车网电气耦合理论[M]. 北京: 科学出版社, 2016: 97-100.
      国家技术监督局. 电能质量 公用电网谐波: GB/T 14549—93[S]. 北京: 中国标准出版社, 1993.
    • 加载中
    图(16)/ 表(6)
    计量
    • 文章访问数:629
    • HTML全文浏览量:298
    • PDF下载量:21
    • 被引次数:0
    出版历程
    • 收稿日期:2020-02-21
    • 修回日期:2020-05-31
    • 网络出版日期:2020-08-24
    • 刊出日期:2021-06-15

    目录

      /

        返回文章
        返回
          Baidu
          map