徐州北鐵路樞紐牽引網(wǎng)低頻振蕩研究.pdf

1、牽引網(wǎng)低頻振蕩是隨著交直交電力機(jī)車投運(yùn)而發(fā)生的一種新現(xiàn)象。與以往發(fā)生的低頻振蕩不同，2014年1月在徐州北鐵路樞紐發(fā)生的低頻振蕩引起了牽引供電電壓異常波動(dòng)，影響了牽引供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量和機(jī)車的正常運(yùn)行。因此，有必要對(duì)徐州北鐵路樞紐低頻振蕩的誘發(fā)原因、形成機(jī)理進(jìn)行深入分析，并提出切實(shí)可行的抑制措施?；趯?shí)測(cè)數(shù)據(jù)和仿真模型，針對(duì)上述問題進(jìn)行了一系列研究。
　　列舉了以往發(fā)生的多個(gè)低頻振蕩案例的電壓、電流實(shí)測(cè)波形，并進(jìn)行了分析。這些案例

2、中，在車數(shù)達(dá)到臨界值時(shí)，牽引網(wǎng)電壓、電流信號(hào)呈現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的低頻振蕩，振蕩頻率為4-7Hz，電壓波動(dòng)范圍一般在±4kV內(nèi)。然后針對(duì)徐州北鐵路樞紐低頻振蕩進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，捕捉到了牽引網(wǎng)電壓、電流低頻振蕩數(shù)據(jù)。為了更有效率地對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，編寫了用于數(shù)據(jù)處理的軟件TDPS(Test DataProcessing Software)。運(yùn)用TDPS對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)徐州北鐵路樞紐低頻振蕩是牽引網(wǎng)電壓、電流的不穩(wěn)定振蕩，牽引網(wǎng)電壓出現(xiàn)了異常

3、波動(dòng)，波動(dòng)范圍較大，徐州北變電所母線電壓最低8.94kV（有效值，下同），最高36.1kV;徐州北開閉所最低5.29kV，最高37.8kV。計(jì)算徐州北牽引變電所和開閉所兩地母線之間的電壓損失，并分別計(jì)算兩母線的無功功率、有功功率，根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析得出徐州北鐵路樞紐低頻振蕩是由HXD2B型電力機(jī)車電流波動(dòng)引發(fā)的。
　　牽引網(wǎng)低頻振蕩現(xiàn)象屬于車網(wǎng)匹配問題，在PSCAD/EMTDC仿真軟件中建立牽引供電系統(tǒng)和HXD2B型電力機(jī)車網(wǎng)側(cè)變流

4、器組成的車網(wǎng)系統(tǒng)模型。牽引供電系統(tǒng)的模型簡(jiǎn)化為戴維南等效電路。采用單相dq解耦控制策略對(duì)機(jī)車6個(gè)并聯(lián)的網(wǎng)側(cè)變流器建模，并根據(jù)控制系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)要求對(duì)各控制模塊的參數(shù)進(jìn)行整定。分別對(duì)機(jī)車數(shù)目不同的車網(wǎng)系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果再現(xiàn)了由HXD2B型電力機(jī)車引發(fā)的致使?fàn)恳W(wǎng)電壓異常波動(dòng)的低頻振蕩現(xiàn)象。
　　運(yùn)用FFT(Fast Fourier Transform)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，建立單相dq解耦閉環(huán)控制數(shù)學(xué)模型研究低頻振蕩機(jī)理。擬合結(jié)

5、果表明牽引網(wǎng)發(fā)生低頻振蕩時(shí)，電壓、電流信號(hào)在50Hz基波的基礎(chǔ)上疊加了基波頻率附近的間諧波;閉環(huán)控制數(shù)學(xué)模型雅克比矩陣的特征值隨控制器PI參數(shù)變化的規(guī)律表明PI參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響程度不同:電流環(huán)比例系數(shù)KiP影響程度最大，電壓環(huán)積分系數(shù)KvI影響程度次之，電壓環(huán)比例系數(shù)kvP稍弱，電流環(huán)積分系數(shù)KiI的影響程度最弱。
　　從牽引網(wǎng)和機(jī)車兩方面提出了抑制措施，并分別對(duì)減小機(jī)車與牽引變電所（或開閉所）的等效電氣距離、修改網(wǎng)側(cè)變流器