电气化铁道供电系统的兼容性

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1、电气化铁道供电系统的兼容性来源:作者:发布时间：2007-11-911:51:55点击:1308电气化铁道供电系统的兼容性(武汉大学电气工程学院，湖北武汉430072)【摘要】随着交通网络对电气化系统兼容性的要求增加，更好地去理解整个电气化网络是绝对有必要的。这些要求包括T扰电流的限制、整个系统的稳定性等。为了很好地去实现这些要求,在运行交通提出和设计的阶段，需要对系统模型做很多的研究。在大型铁道网络屮，人量独立的变量迫使工程师在一定程度上去简化问题。文章描述了包括有在可以接受的模型错谋的情况下，怎样用一种简单方式去处理某些问题，展现实际系统。【关键词

2、】电气化诙道；供电系统；兼容性；网络拓扑【中图分类号】U231+.8【文献标识码】A【文章编号】1008-1151(2006)05-0112-02一、引言电气化铁道有独特的特点，至少从电气化的观点来看，所有运行在相同供电区域的交通丄具通过其上的接触网紧密地联系起来。只要通过机械开关投切的电源控制的唯一•交通工具处于运行状态，它就不会造成很大的失误。但是，随着交通工具上整流器和逆变器的引入，这个特点已经发生了很大的变化，这些类型的交通工具能产生干扰电流和干扰电压。不但是供电系统如此，传输路径也受到了干扰。更重要的是，所有运行的交通工具的控制器都通过其上的

3、接触线耦合到一起了，很容易想到通过一个简单的技术控制将导致一个较大的系统动作。系统越大，所要求的描述性与模型化将会要求更高。在近几年，生产商和操作人员的经历已清楚地表明这不再仅仅是个理论性的问题。在整个工业领域，动作干扰是个永无止境的话题，而且重要的稳定性问题已经发生，结合一个适当的模型技术的计算和仿真来预测系统的行为是非常冇必要的。但是，因为电气化系统由来自许多不同供应商提供的器件组成和不同的操作者，只有国际化的合作才能达到成功。最后，在整个电气化铁道系统中，将会使运行于其中的交通工具彼此电气化兼容。二、电气化铁道的供电系统电力机车供电系统电源来自国

4、家电网。国家电网的高压交流电送到铁路的牵引变电所，进行第一次降压，送到轨道上空的接触网。机车从接触网上获取电流后，在机年内进行第二次降压并整流成直流电（也可在牵引变电所内整流），用以驱动直流电动机。在牵引供电系统屮，根据电流的种类和电压的高低，人致可分为肓流制和交流制。在交流制中，目前世界上大多数国家部系用工频（50Hz）交流制。牵引变电所将三相交流电改变成25kV的频率单向交流电后送到接触网上，在电力机车内再将交流电变成直流电供给电动机使用，这种机车叫交流电力机车。交流制的优点：可肓接从有人容量的电力系统取得电能并以较高电压向电力机车供电；提高供电距

5、离，减少接触导线截面，节省冇色金属和电能消耗；降低了投资费用：可采用大功率电力机车，促进高速、重载运输发展。三、动作干扰和稳定性前面已提到两个主要的关注问题：动作T就（如：T•扰电流或电压）及系统稳定性。下血将简要地描述。（一）动作干扰在铁道运输工具的牵引或辅助的变换器中,干扰电流是通过开关性的半导体器件引发的，它们通过传输线和被动性过滤器件的谐振效应能更加明显。动作干扰能损坏信号装置（图1）,最糟糕的情况是将会发生致命性的事故（从红灯到绿灯的未预料的信号转换）。最典型的动作干扰的频率段是从0Hz到大约1OkHz或20kHz。图1动作干扰的來源和扩大路

6、径研究电气化系统的兼容性，冇两个显著不同的方面是：强调整体干扰电流和描述更高级远程设备影响的测量电流、特定信号频率。在研究交通工具到铁道电路继电器或其他的信号装置的干扰吋,这些因索是非常重要的。（二）稳定性原则上，将近每一个频率，有逆变器的交通工具能给供电系统注入能量，它们能把能量转换成频率，这种相应的传输行为主要由控制系统来决定。交通工具的高一级发电机（包括被控工具的相位角）并不能显示这个特点。所以，交通工具的线转换控制器必须仔细地设让。设计不恰当的控制器将引起这些谐振频率的振动（图2）。图2激励振荡所产生的不稳定性现在，这些控制器的典型频率段引起增

7、（下转第111页）（上接第112页）到500Hz的影响，在以后，随着新的开关性半导体器件被引入，它将会扩散到更高的频率。四、模型化铁道网络的每个部分在动作干扰和稳定性上有不同的影响。交通工具和传输线起最主耍的作用，信号发生装置仅仅充当一个接收器。为了找到恰当的模型，我们有必要研究频域还是时域的复杂性。例如，在要求的时域模型中，包含了高度的非线性性质，时域仿真非常耗时，且对于更大的铁路拓扑是几乎没有可行性的。用一个频域模型来研究稳定性将更可行。这里从频域模型来考虑。在建立模型时，包括了传输线和运行交通工具的模型建立。另外，在铁道网络中的其他因素也对整个系

8、统的行为冇影响。主要的了站和电源产生的谐振，网络的灵敏度等必须包括在其中；这些变电站需除去过滤