徐州北鐵路樞紐牽引網低頻振蕩研究.pdf

1、牽引網低頻振蕩是隨著交直交電力機車投運而發(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，影響了牽引供電系統(tǒng)的供電質量和機車的正常運行。因此，有必要對徐州北鐵路樞紐低頻振蕩的誘發(fā)原因、形成機理進行深入分析，并提出切實可行的抑制措施?；趯崪y數據和仿真模型，針對上述問題進行了一系列研究。
　　列舉了以往發(fā)生的多個低頻振蕩案例的電壓、電流實測波形，并進行了分析。這些案例

2、中，在車數達到臨界值時，牽引網電壓、電流信號呈現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的低頻振蕩，振蕩頻率為4-7Hz，電壓波動范圍一般在±4kV內。然后針對徐州北鐵路樞紐低頻振蕩進行現(xiàn)場測試，捕捉到了牽引網電壓、電流低頻振蕩數據。為了更有效率地對測試數據進行分析，編寫了用于數據處理的軟件TDPS(Test DataProcessing Software)。運用TDPS對測試數據進行分析，發(fā)現(xiàn)徐州北鐵路樞紐低頻振蕩是牽引網電壓、電流的不穩(wěn)定振蕩，牽引網電壓出現(xiàn)了異常

3、波動，波動范圍較大，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，并分別計算兩母線的無功功率、有功功率，根據計算結果分析得出徐州北鐵路樞紐低頻振蕩是由HXD2B型電力機車電流波動引發(fā)的。
　　牽引網低頻振蕩現(xiàn)象屬于車網匹配問題，在PSCAD/EMTDC仿真軟件中建立牽引供電系統(tǒng)和HXD2B型電力機車網側變流

4、器組成的車網系統(tǒng)模型。牽引供電系統(tǒng)的模型簡化為戴維南等效電路。采用單相dq解耦控制策略對機車6個并聯(lián)的網側變流器建模，并根據控制系統(tǒng)技術指標要求對各控制模塊的參數進行整定。分別對機車數目不同的車網系統(tǒng)模型進行仿真，仿真結果再現(xiàn)了由HXD2B型電力機車引發(fā)的致使牽引網電壓異常波動的低頻振蕩現(xiàn)象。
　　運用FFT(Fast Fourier Transform)對實測數據進行擬合，建立單相dq解耦閉環(huán)控制數學模型研究低頻振蕩機理。擬合結

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