地铁牵引供电系统仿真与分析
地铁牵引供电系统分析
地铁牵引供电系统分析摘要：地铁牵引供电由牵引变电所和牵引网两大部分组成，两者具有相互协调特征。
牵引供电和地面供电或配电系统的运行方式是有差异的，因此在设计时应尽可能地发挥系统交通，保障地铁的安全正常运行。
以下就地铁牵引供电系统及常见故障进行分析，供同行借鉴参考。
关键词：地铁；牵引供电；电力系统前言直流牵引供电系统的特点是“多电源”和保护的“多死区”，“多电源”是指牵引网发生短路时，双边供电两侧的牵引变电所向短路点供电，实际上是整条线的牵引变电所都是通过牵引网向短路点供电。
牵引供电系统根据需要可以有以下几种运行方式：①牵引变电所正常为双机组并列运行，以构成等效 24 脉波整流。
②一台机组退出运行时也可以有条件地单机组运行。
③系统中允许几座牵引变电所解列退出运行，条件是解列的变电所必须是至少相隔两座牵引变电所。
④牵引网正常实现双边供电，当一座牵引变电所故障解列退出运行，应实现大双边供电。
⑤只有在末端牵引变电所故障解列时才采用单边供电，如列车在牵引网末端启动时电压降超过运行值，可通过横向电动隔离开关将上下行接触网并联，以减小回路电阻，降低电压损失。
⑥本所整流机组都挂在 35kV 一段母线上，相邻牵引变电所的整流机组会挂在另一段 35kV 母线上，这提高了供电的可靠性。
一、牵引供电系统按双边供电设计双边供电是指任何一个馈电区同时从两侧牵引变电所取得两路电源。
地铁的牵引供电系统，在正线的设计和运营中，均应采用双边供电方式，因为双边供电具有明显的有点。
双边供电是设计必须满足的条件，也是正常运营的首选方式，单边供电不是设计的限制条件。
即使在一座牵引变电所故障解列时，也应采取技术措施实行大双边供电，同时应自动完成双边联跳条件的转换，这样可以减少牵引变电所数量，既节省建设投资，又减少运营费用，同时减小列车起动时的电压损失，降低功率损耗，有利于列车运行，并且不影响运送旅客的能力，这对运营是非常有利的。
双边供电示意图 1 所示，走行轨对地电位分布如图 2 所示。
地铁车辆牵引制动工况仿真分析
地铁车辆牵引制动工况仿真分析
随着城市轨道交通的快速发展，地铁车辆的牵引制动技术也得到了不断的发展与完善。
本文将通过仿真分析的方法，对地铁车辆牵引制动工况进行研究。
一、地铁车辆牵引制动的基本概念
地铁车辆的牵引制动技术是指车辆在行驶过程中，通过电气、机械等方式实现的牵引
与制动。
牵引是指车辆依靠电机等动力装置产生的力矩，在轨道上行驶。
制动是指车辆通
过电制动、机械制动等方式，消耗动能，把速度逐渐减小，直至车辆停止。
地铁车辆的牵引制动模型可以根据车辆的运行状态和参数建立。
模型中包括了牵引机构、电源系统、驱动系统等多个子系统，并且考虑了车辆的质量、风阻等因素。
通过建立牵引制动模型，可以对地铁车辆的牵引制动工况进行仿真分析。
在仿真过程中，可以对不同状态下的车辆进行模拟，并且对各个关键参数进行监测和调节。
地铁车辆的牵引制动技术在城市轨道交通系统中具有广泛的应用。
它能够在保证车辆
安全运行的前提下，提高车辆的运行效率和能源利用率。
因此，在城市轨道交通系统的建
设中，牵引制动技术的研究和应用具有重要的意义。
总之，地铁车辆的牵引制动技术是城市轨道交通系统的重要组成部分。
通过对其进行
仿真分析，可以更好地理解其原理和应用，并为其优化设计提供参考。
地铁牵引供电整流机组建模仿真及谐波分析
地铁牵引供电整流机组建模仿真及谐波分析发表时间：2020-07-20T16:11:09.673Z 来源：《当代电力文化》2020年7期作者：于平[导读] 近些年，在我国快速发展下，带动了我国各个行业领域的进步。
摘要：近些年，在我国快速发展下，带动了我国各个行业领域的进步。
牵引供电整流机组是城市轨道交通牵引供电系统的重要组成部分，但其产生的谐波可能会对电网电能质量产生影响。
为分析此问题，使用Matlab/Simulink分别搭建24脉波整流机组和48脉波整流机组的仿真模型，通过基于FFT的电力系统谐波分析方法，分析牵引供电整流机组阀侧和网侧的谐波电压，并对结果进行对比分析，得到了48脉波整流机组较24脉波整流整流机组可以进一步有效减少谐波产生的结论。
关键词：牵引供电；整流机组；谐波引言随着我国城镇化的加快发展，未来城镇规模也不断扩大，轨道交通是解决交通拥堵问题的必然选择。
近年来，我国城市轨道交通建设高速发展，城市轨道交通作为城市交通基础设施建设，具有运量大、速度快、稳定、零污染的优势。
地铁牵引供电系统是城市轨道交通至关重要的组成部分，其担负着为电动机车和各种用电设备提供电能的重要任务。
1地铁的供电系统地铁供电系统的作用是向地铁列车和用电设备提供电能，是地铁的重要组成部分和动力来源。
地铁的供电系统可以分为外部供电系统和内部供电系统。
外部供电系统即地铁的一次高压电源系统，通过主变电所连接城市电网，可采用集中式、分散式和混合式三种方式供电。
地铁的内部供电系统则包含牵引供电系统和动力照明系统。
其中，牵引供电系统是地铁供电系统的核心，由牵引变电所和接触网组成，用于牵引地铁机车;动力照明系统负责给区间、车站内的各类照明设施和动力设备、通信设备及自动化设备提供电能。
地铁供电系统的结构如图1所示。
图1地铁供电系统结构图当前，国内城市地铁大多采用110/35kV的两级电压集中供电方式。
这种供电方式主要由外部电源、主变电所、中压环网、牵引变电所和降压变电所构成。
城轨车辆用异步牵引电机的电气分析与仿真
城轨车辆用异步牵引电机的电气分析与仿真引言：城轨交通系统在现代城市中发挥着至关重要的作用，而城轨车辆的动力系统中的牵引电机则是其中的核心组成部分。
异步牵引电机作为一种常见的技术选型，具有结构简单、可靠性高、维护成本低等优点。
本文将对城轨车辆用异步牵引电机的电气特性进行分析与仿真，旨在深入探讨其工作原理、性能指标以及电气仿真模型的构建方法。
1. 异步牵引电机的工作原理异步牵引电机是一种交流电动机，其工作原理基于电磁感应。
当电动机的定子绕组通过三相交流电源进行供电时，会在定子绕组中产生一个旋转磁场。
而感应电动机的转子则是通过磁场的作用而旋转。
由于转子上没有任何电源供电，因此称之为异步电动机。
2. 异步牵引电机的性能指标2.1 额定功率和额定转速城轨车辆用异步牵引电机的额定功率决定了其最大输出功率的能力，而额定转速则决定了电动机的运行速度。
这两个性能指标对于设计和选择电动机具有重要的意义，由于城轨车辆行驶速度较高，因此对于牵引电机的额定转速有一定的要求。
2.2 效率城轨车辆用异步牵引电机的效率是指电动机的输出功率与输入功率之间的比值。
高效率的牵引电机能够提供更大的牵引力，降低能源消耗和碳排放。
2.3 起动和制动特性城轨车辆在起动和制动过程中对牵引电机的要求较高。
起动特性包括起动时间和起动电流，而制动特性则包括制动力和制动距离。
优秀的起动和制动特性能够提高城轨车辆的行车安全性和运行效率。
3. 异步牵引电机的电气仿真模型为了更好地理解和优化城轨车辆用异步牵引电机的性能，电气仿真模型被广泛应用于电机系统的研究中。
建立电气仿真模型可以帮助工程师模拟不同工况下电动机的工作情况，并对性能指标进行评估。
3.1 定子电压和转矩方程异步牵引电机的电气仿真模型可以通过定子电压和转矩方程来描述其工作状态。
定子电压方程是基于电压平衡原理，而转矩方程则是根据磁动势平衡原理建立的。
3.2 转子电流方程转子电流方程是描述异步牵引电机转子状态的重要方程之一。
地铁车辆牵引制动工况仿真分析
地铁车辆牵引制动工况仿真分析【摘要】本文主要针对地铁车辆牵引制动系统进行仿真分析，通过对牵引制动系统的概述和工作原理进行解析，介绍仿真方法与建模过程，并对仿真结果进行详细分析，探讨参数优化与改进方向。
最后总结地铁车辆牵引制动工况的仿真分析成果，阐述研究的意义，并展望未来研究方向。
通过本文的研究可以为地铁车辆制动系统的改进提供重要参考，提高地铁运行的安全性和效率，为未来的研究和发展提供有益启示。
【关键词】地铁车辆、牵引制动、仿真分析、工况、系统概述、工作原理、仿真方法、建模、结果分析、参数优化、改进方向、总结、研究成果、展望、未来研究方向1. 引言1.1 背景介绍地铁是一种快速、便捷的城市交通工具，在现代城市化进程中发挥着重要作用。
地铁车辆的牵引制动系统是地铁运行安全和效率的关键因素之一。
随着城市人口的增加和交通需求的增长，地铁系统的运行负荷也在不断增加，因此地铁车辆的牵引制动系统的性能和稳定性显得尤为重要。
地铁车辆的牵引制动系统在车辆运行过程中起着至关重要的作用，直接影响到车辆的牵引能力和制动效果。
对地铁车辆的牵引制动工况进行仿真分析，可以帮助工程师们更好地了解系统运行状况，发现潜在问题并加以改进优化，从而提高地铁车辆的运行安全性和效率。
本文旨在对地铁车辆的牵引制动工况进行仿真分析，通过对牵引制动系统的概述、工作原理、仿真方法与建模、仿真结果分析以及参数优化与改进方向的探讨，总结地铁车辆牵引制动工况的特点和规律，为地铁系统的运行和管理提供理论支持和技术指导。
通过对研究成果和意义的分析，展望未来地铁车辆牵引制动系统的研究方向，为地铁系统的安全、高效运行做出贡献。
1.2 研究意义地铁车辆牵引制动系统是地铁运行中至关重要的一个部分，它直接关系到地铁列车的运行安全和效率。
对地铁车辆牵引制动工况进行仿真分析具有重要的研究意义。
通过对地铁车辆牵引制动系统的仿真分析，可以深入了解系统的工作原理和性能特点，为系统优化提供技术支持。
电气化铁路牵引供电系统的仿真及影响研究
电气化铁路牵引负荷具有非线性、冲击性、不平衡性等特点，这些特点导致 了谐波的产生。具体来说，非线性是指牵引负荷中的电力电子设备（如整流器、 逆变器等）的功率因数低于1，这使得电流波形发生畸变；冲击性是指牵引负荷 在启动、加速和制动过程中的瞬时功率变化较大，使得电网承受瞬时冲击；不平 衡性是指牵引负荷的三相电流不平衡，导致电网电压发生波动。
参考内容二
随着科技的不断发展，高速铁路已成为现代交通运输的重要方式之一。而牵 引供电系统作为高速铁路的关键部分，直接影响到列车的运行安全和效率。本次 演示将对高速铁路同相AT牵引供电系统进行深入研究，探讨其结构、功能及其应 用。
高速铁路牵引供电系统主要是由牵引变电所和接触网两部分组成。牵引变电 所将电网的高电压转换为适合列车使用的低电压，并通过接触网向列车供电。同 相AT牵引供电系统作为一种先进的牵引供电技术，在高速铁路中得到了广泛应用。
在结论与展望部分，我们将总结本次演示的主要内容，并指出其中的关键点。 我们将讨论目前数字建模及仿真还存在的研究空白，以及未来可能的研究方向。 例如，可以考虑更加精细的模型，引入更多非线性元素和不确定因素，或者结合 和机器学习等技术进行模型优化和预测等。
总之，高速铁路牵引供电系统数字建模及仿真是一项复杂而重要的工作。通 过这一方法，我们可以更准确地预测和优化系统的性能，提高高速铁路的运行效 率和安全性。本次演示已初步探讨了这一主题，未来还有许多值得深入研究的方 向值得我们进一步探讨和挖掘。
研究方法
本次演示采用理论分析和仿真实验相结合的方法，对电气化铁路牵引供电系 统进行深入研究。首先，建立牵引供电系统的数学模型，包括变压器、整流器、 逆变器和电机等关键部件。然后，利用仿真软件对模型进行数值计算和分析，通 过调整参数值来研究不同设置下的系统性能。
电铁牵引供电系统的仿真模型分析
２ 牵引供 电系统
Ａ Ｔ 牵 引 供 电 系 统 的 仿 真 模 型 。 本 文 利 用 Ｐ Ｓ Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｅ ＭＴ Ｄ Ｃ电磁 暂态 仿 真软件 ，搭 建 电气 化铁 路 牵 引供 电 系统 仿 真 模 型 ，并 对 仿 真 所 得 的 电 网
侧 谐 波含 量 与 理 论 计 算 的谐 波含 量 进 行 比较 ，以 分析论 证仿 真模 型 的有效性 。
ｈ ａ ｒ ｍｏ ｎ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｎｇ ｉ ｒ ａ ｔ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ ｉ ｙ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｂ ｙ
ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ
摘 要 ：在分 析 了现有牵 引供 电系统仿真研究 的基础 上 ，利
用Ｐ Ｓ Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｅ Ｍ Ｔ Ｄ Ｃ仿真 软件对 电铁牵 引 系统进 行建模 ，该
模 型 由牵 引变压器 ，电力机 车 ，谐波检测 系统构成 。 同时 利用 Ｆ 谐波检测 方法对所 建模 型进 行测量 ，包 括谐波总 畸变率 、谐 波含有 率。通过理论 与仿真结 果 比较分 析 ，验 证 了其正确性 ，且能够满足牵引供电系统 的电气分析要求。 关键词 ：电气化铁 路 ；牵引 系统 ；Ｐ Ｓ Ｃ Ａ Ｄ；电力 机车 ；谐
城市轨道交通牵引供电系统分析
城市轨道交通牵引供电系统分析摘要：近年来，轨道交通的运输规模不断增加，给人们的出行带来更加便捷体验的同时，也引起了很多人的担忧。
因为交通运输规模的增加必然会导致车辆流动量的增加，这也给城市轨道交通牵引供电系统带来了全新的挑战。
这需要不断引进新的技术，不断消化吸收，努力进行创新和再创新，同时对轨道交通建设的标准与质量的认识也不断提高，所以对于其关键技术进行研究是有必要的。
关键词：城市；轨道交通；牵引供电系统1地铁车辆供电系统构成为了保证地铁的顺利运营，我们必须做好地铁供电系统的运行工作。
其关键作用是为地铁及其电气设备供电。
在地铁供电系统中，关键可分为高压电源供电和地铁内部结构供电。
高压电源可以立即应用于市政工程的用电。
在供电的情况下，一般采用混合供电方式、分散供电方式和集中供电方式。
地铁内部结构的供电分为照明供电和牵引供电。
牵引供电的目的是将高压交流电源转换为地铁运营所需的直流稳压电源。
然后根据同轴电缆将其发送到地铁-轨道交通接触网，地铁在用电过程中会立即从轨道交通接触网获得必要的用电。
在地铁照明灯具供电系统中，不仅需要给照明灯具供电，还需要给离心泵和离心风机供电。
该供电系统主要由电源线及其降压配电设备组成。
2牵引供电系统的关键技术2.1 双向变流装置双向变流装置通常由交流开关柜、变压器柜、双向变流器柜、直流开关柜和负极柜组成，整体接线方案与现有二极管整流机组的相一致。
其交流侧通过35kV开关柜被接于牵引变电所内的35 kV母线段；直流侧正极通过1500V直流开关柜被接于牵引变电所内的直流母线段正极，负极仍保留直流控制柜内的隔离开关，且被接于牵引变电所内的直流母线段负极。
传统二极管整流机组牵引供电方式中直流侧短路保护主要依赖直流进线柜和直流馈线柜的保护设施。
直流进线柜保护包含大电流脱扣保护和逆流保护；直流馈线柜保护包含大电流脱扣保护、ΔI保护、di/dt保护、过电流保护和双边联跳保护，各种保护相互配合，从而实现牵引网近、中、远端短路的全范围保护。
地铁牵引传动过程分析及仿真
地铁牵引传动过程分析及仿真摘要：地铁作为城市轨道交通的主力军，是保证国民经济水平提高和推动社会发展的重要基石。
地铁站间距短所以在行驶过程中需要频繁制动，导致大量能量浪费，从经济和绿色环保角度考虑，本文围绕如何利用双变流系统实现地铁再生制动能量的循环。
主要是基于构建地铁直流牵引电力供给系统，通过逆变回馈装置，是能源循环再次利用。
关键词：地铁牵引供电系统；双变流原理；逆变回馈；1 引言机车传动方面和机车牵引供电方面是地铁牵引系统两个主要领域。
机车牵引供电方面包含牵引变电所，它的作用是通过在AC35kV的中压环网取能并供给直流牵引网。
直流牵引网的电能的获取来源于地铁的集电器，列车运行时牵引动能来源于车辆上的交流异步电动机吸收VVVF逆变器。
列车由运行状态开始制动时异步电动机开始转化为运行状态则导致列车运行的动能变为直流牵引网的电能以达到能量循环利用的效果。
以上就是列车运行制动能量流动的过程2 地铁牵引供电系统及建模仿真在图1为城轨交通牵引供电系统结构图，主电站从城市电网供电，将城市电网的交流110kV电压降至AC35kV，并将地铁沿线的电力连接到几个直流牵引变电所。
之后，提供适合电能为有轨电车和交叉轨道或架空接触网上的货物列车供电。
直流牵引系统包括以下四部分：直流牵引变电所、直流牵引网、馈电线、和回流线。
图1 城轨交通牵引供电系统结构图牵引供电系统通常采用双边供电方式，地铁列车运行的电能从双方的牵引变电所获得，图2为牵引变电所电气主接线，从图1可知增加整流相数可以有效的使电流稳定，电能质量也会提高。
截止到目前为止实际采用等效24脉波整流装置更为完善，电能质量较为良好，在12个脉冲变压器的基础上，整流器的主电路一次绕组连接到一个延边三角形，并将并联其阀侧的四组三相桥式变流器。
图2为牵引变电所电气主接线。
图2 牵引变电所电气主接线石家庄地铁1线一期建造的变电站，分别位于西王站、新百广场站、北国商城站、建百大楼站、海世界站、列车东站。
地铁牵引供电系统仿真与辅助决策研究
地铁牵引供电系统仿真与辅助决策研究
地铁牵引供电系统是地铁运营过程中的核心之一，它的正常运行对地铁运营的安全和效率具有重要意义。
因此，对地铁牵引供电系统进行仿真与辅助决策研究显得尤为必要。
地铁牵引供电系统仿真可以通过建立模型，模拟地铁牵引供电系统的运行过程，以评估其性能和改进措施。
具体来说，仿真可以检查供电系统对于不同列车负荷的适应性能力、负荷承受能力以及供电质量等关键指标，同时可以模拟不同供电模式下的供电网络行为，帮助优化供电系统的构造、参数以及维护等方面。
相比于传统手动调节方法，仿真还可以更加精准地对地铁运营过程进行辅助决策研究，尤其是在应对突发情况时具有显著优势。
通过分析历史数据以及实时测量数据，并结合仿真模型进行数据分析，可以快速得出有关影响供电质量和稳定性的关键因素，并根据此信息进行相应的快速决策。
综上所述，地铁牵引供电系统仿真与辅助决策研究是地铁发展和安全运营的重要支撑。
未来，随着技术的发展和探索，仿真和辅助决策方法也将更加准确、专业、快速，为地铁运营安全和效率提供更好的保障。
交流牵引供电系统仿真模型及动态潮流计算
交流牵引供电系统仿真模型及动态潮流计算交流牵引供电系统仿真模型及动态潮流计算概述交流牵引供电系统是铁路运输中的重要组成部分，其安全稳定运行对于保障列车运行及旅客乘车安全具有重要意义。
为了研究交流牵引供电系统的运行规律，在实际运行之前进行仿真模型及动态潮流计算是十分必要的。
本文将介绍交流牵引供电系统仿真模型的构建方法及动态潮流计算的原理与步骤。
一、交流牵引供电系统仿真模型的构建方法交流牵引供电系统仿真模型的构建是通过建立线路电气模型、牵引变电所模型和牵引车模型等几部分来实现的。
1. 线路电气模型交流牵引供电系统的线路电气模型是以传输线理论为基础建立起来的，该模型主要包括线路电阻、电感和电容等参数。
在模型的构建过程中需要考虑线路上的支路、负荷和短路等复杂情况，并通过实测数据进行参数校准，以保证模型的准确性和可靠性。
2. 牵引变电所模型牵引变电所是交流牵引供电系统的核心组成部分，其作用是将接入的电网交流电转换为适合牵引车使用的交流电。
其模型主要包括主变压器、整流器、升压变压器和滤波电容等部分，模型的构建需要考虑变压器的参数、整流器的调制方式和滤波器的频率特性等因素。
3. 牵引车模型牵引车是交流牵引供电系统的负载设备，其模型的构建需要考虑车辆的电气参数和电阻负载等因素。
通过建立牵引车的仿真模型，可以将牵引车与供电系统相耦合，实现系统动态潮流计算。
二、动态潮流计算的原理与步骤动态潮流计算是通过对交流牵引供电系统进行动态模拟，预测系统在运行过程中的电流、电压和功率等参数变化情况。
其原理基于电力系统的潮流计算方法，通过迭代求解节点电流和电压，得到系统的动态响应。
动态潮流计算的步骤如下：1. 制定仿真计算的时间段及步长，选择恰当的仿真时间段和步长对系统进行仿真计算。
2. 初始化系统参数，包括节点电压、牵引车负载和电网输入等参数，为仿真计算做好准备。
3. 进行节点电流和电压的迭代计算，根据电力系统的潮流计算方法，通过迭代计算求解节点电流和电压。
福州地铁1号线直流牵引供电系统参数动态变化仿真分析
link appraisement周根华1 李鲲鹏2 何俊伟谢大生1 胡智龙11.福州地铁集团有限公司；2.广州地铁设计研究院股份有限公司CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jul.2021·中国科技信息2021年第2期31万～60万◎象峰站钢轨电位随时间连续变化的情况如图6所示。
该位置虽然为牵引变电所位置（按常规列车在附近运行时，牵引电流由变电所向列车供电，再回流至牵引变电所，钢轨电位幅值低，为幅值），但钢轨电位正向最大幅值为121.3V，钢轨电位负向最大幅值为－117.4V，已经超过标准规定的限值要求（90V）。
基于上述仿真方法，可以对线路各位置排流网对地电位进行仿真分析。
象峰站排流网对地电位如图7所示。
根据实际线路结构，接触网在牵引变电所位置相互连接，（b）逆向运行列车功率及位置图2 线路单列车牵引计算结果（a）正向运行列车功率及位置图3 列车运行图行接触网等效电阻，Rdn 为排流装置等效电阻，Rovn 为钢轨电位限制装置等效电阻。
基于该仿真模型及福州地铁1号线实际线路参数开展仿真分析。
福州地铁1号线供电系统参数仿真分析福州地铁1号线供电系统参数仿真分析福州地铁1号线一期工程具体车站包括象峰站、秀山站、罗汉山站、福州火车站、斗门站、树兜站、屏山站、东街口站、南门兜站、茶亭站、达道站、上藤站、三叉街站、白湖亭站、葫芦阵站、黄山站、排下站、城门站、三角埕站、胪雷站、福州火车南站，各车站的具体位置分别为：0km，1.336km，3.244km，4.767km，5.976km，6.817km，8.105km，9.218 km，10.233 km，11.218 km，12.761 km，14.605 km，15.639 km，17.09 km，18.345 km，19.245 km，20.362 km，21.259 km，22.331 km，23.784 km，24.855 km。
直流牵引供电系统仿真分析软件开发
城市轨道列车运行模拟系统 城市轨道交通列车技术参数 算例
一、背景、现状和主要研究内容
到2020年我国城市轨道交通线路将达到2000公里至2500 公里。 虽然我国在列车自动控制系统(ATC)方面已经进行了多 年的研究和开发工作，但目前的发展水平还不能适应国内 城市轨道交通的发展需要。 城市轨道交通运输采用高密度行车，有时甚至达到120 秒的运行间隔，节能问题更凸显其重要性。 对城市轨道列车的控制模式、操纵优化以及运行仿真 进行深入研究，可发现列车运行过程的影响因素，有助于 提高列车控制水平，在保证服务质量的同时降低运行能耗。
列车运行的力学模型
牵引力F： F u f f v, Et
制动力B： B ubb v, Et 基本阻力w0： w0 a bv cv 2
w j wi wr ws wi i 600 wr R
单位加算 坡道阻力
wj x
lri 1 i l 600 w l R si si i i L i
四、城市轨道列车运行模拟系统的开发
使用统一建模语言(Unified Modeling Language，简称 UML)，对城轨牵引供电仿真软件UrtSim的设计进行了描述 ；在Windows操作平台上，以Visual C++.Net2005为开发工 具，采用Factory、Prototype、Observer、Chain of Responsibility等设计模式开发。
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1 dx v
牵引策略：以全力牵引启动，采用最大能力加速至 限速，中间过程贴近线路限速匀速运行，当限速升高时， 采用全力牵引将列车速度提高至限速后保持恒速，当限 速降低时，最大能力制动减速，进站时，列车采用全力 制动进站停车。
地铁牵引供电系统建模与仿真分析
力 设备 或者 照 明系 统提 供交 流 电和 直流 电的可用 低 压 电源 ，如 自动
售 票系 统 、车站 电梯 、商业 照 明 、车站 照 明、 电力 监控 等 ；应 急系
统 是 保 证在 故 障状 态 下 ， 以便 于 系 统 的维 修 或 者 发 生 火 灾 等 状况
时 ，能 够 保 证机 房 的 正常 运 行 ， 人员 能够 安 全 疏 散 和 撤 离 等 。例
糕 触卿 稍舰
图１某地铁２号线供 电系统结构 Ｆ１、Ｆ２一一 城 市 电网发 电 ；Ｂ１、Ｂ３一一 主 变 电所 Ｂ４、Ｂ５一一 牵 引变 电 ；Ｂ６一 一 降压 变 电 由牵 引变 电所 组 成 的牵 引 供 电系 统包 括 图 １中的Ｆ１、Ｆ２高压 电 网经 过 变 压 器Ｂ１作 用 形 成 的外 部 电源 ，将 其 产 生 的 供 电 电 能经 过 ３５ＫＶ中压 环 网和 变 压器 Ｂ３、Ｂ４，再通 过 大功 率整 流 器转 换 成直 流 电 。 目前 ，在 单 边和 双 边供 电方 式 的选 择上 ，双 边供 电在地 铁 系统 中应 用较 为 普遍 ，也就 是在 正 常运 行方 式 下 ，正线 各供 电区间 均 由 相 邻 牵 引变 电所 双边 供 电 ；单边 供 电通 常是 在车 辆段 内的接 触 网供 电来 自于车辆 段 内牵 引变 电所 。停 车场 内的接触 网 供 电来 自于 停车 场牵 引变 电所 。地 铁供 电系统 是十 分复 杂 的时 变 网络 ，对 于建 立仿 真模 型 来说 有 一定 的 困难 ，无 论是 在参 数选 择 还是 模型 搭 建 ，这就 需要 对 牵 引变 电所 组成 的牵 引网进 和 回流 网行 模型 的简 化 。对 于牵 引变 电所来 说 ，将 其简 化 为戴 维南 等效 电路 ，根据 实 际 电路 中的整 流 器相 关 参数 、交 流侧 电压 大 小等 影 响因 素来 确定 等效 电路 中的 等 效 电源 和 等效 阻抗 Ｒ 。等 参数 。 由于 是地 铁 是 直 流 牵 引 网供 电， 其 内部 电容影 响较 小可 忽略 ，此 时 架空 接触 网 可等 效 为 电阻Ｒ ，在 趋 肤 效应 作 用 下 ，钢 轨 可近 似 等 效 为 电阻 ，和 电感 ，的 串联 ］。因
地铁车辆牵引制动工况仿真分析
地铁车辆牵引制动工况仿真分析地铁车辆的牵引制动工况是指车辆在牵引（行驶）和制动（停车）过程中的工况状态。
对于地铁运营来说，了解车辆在牵引制动工况下的性能和对周围环境的影响非常重要。
为了实现对地铁车辆牵引制动工况的分析，可以通过仿真模拟的方法进行研究。
地铁车辆的牵引制动系统是由电力机车、主变压器、牵引变压器、电机、传动系统、线路等多个组成部分组成的。
在车辆牵引制动过程中，电机通过传动系统提供动力，使车辆能够行驶或制动。
通过对车辆的牵引制动系统进行仿真分析，可以了解电机、传动系统、线路等组成部分的工作状态，为地铁运营和维护提供有用的信息。
对地铁车辆的牵引工况进行仿真分析。
通过建立地铁车辆的数学模型，确定车辆在不同牵引工况下的速度、加速度、能耗等重要参数。
根据牵引工况的不同，调整电机输出功率、传动系统传动比等参数，模拟车辆在各种运行条件下的性能。
对地铁车辆的制动工况进行仿真分析。
制动是地铁车辆停车过程中最重要的工况之一，对于保证乘客的安全和车辆的稳定运行至关重要。
通过建立车辆的制动模型，确定制动系统的参数，如制动力、制动距离、制动时间等。
通过改变参数，模拟不同制动工况下的车辆性能，为制动系统的设计和优化提供参考。
地铁车辆的牵引制动工况仿真分析在地铁系统的设计和运营中具有重要的意义。
通过模拟车辆的运行过程，可以评估车辆在不同工况下的性能，为地铁系统的设计和运营管理提供有力的支持。
通过仿真分析可以优化地铁车辆的牵引制动系统，提高车辆的性能和运行效率。
地铁车辆的牵引制动工况仿真分析是地铁系统研究的重要内容之一，对于提升地铁系统的安全性、可靠性和效率性具有积极意义。
城市轨道交通直流牵引供电系统模型及其仿真研究
计算时间
３７·５０
３４·８１
１
２·４５
图６系统仿真界面
实例分析
列车采用电流源模型，迭代２次，功率源模 型下，迭代２０次。洛溪所（７．１０１ ｋｍ处）迭代后
以广州地铁２号线南延段的设计为例。南延 段全长１４．１５ ｋｍ，在广州新客站、会江、洛溪、
工作在Ｕ以区间，其他所工作在Ｕａ。区间。接触网、 钢轨和杂散电流收集网电位如图７所示。
刘炜１ 李群湛１ 李鳇鹏２ 郭 蕾１／１．西南交通大学电气工程学院 ２．广州市地下铁道设计研究院
刘 炜／博士研究生
关键ｉ瓦］／Ｋｅｙｗｏｒｄｓ 城市轨道· 整流杌组· 供电仿真·
城市轨道交通直流牵引供电系统潮流 计算的特殊性在于列车负荷在轨道上是不 断移动的。在不同的运行时刻，列车、牵 引变电所、接触网、钢轨与大地组成不断 变化的直流电网结构。既有供电仿真方法 如平均运量法、列车运行图截面法一般以 牵引变电所为分割点，将整个牵引网分成 多个相互独立的供电区段进行计算，实际 上城市轨道列车取流或功率来自牵引网相 连的全线所有牵引变电所。
２霄
一忍
砒一”６
ｋ＝ Ｘｓ＋石ｌ
式中，ｘ。为换相电抗；ＲＦ为电抗系数；，。为整流 机组负荷电流；Ｕ∞为整流机组空载电压；Ｘ。为从 二次侧看过去的系统等效阻抗；髫。、菇：为从二次 侧看过去的一、二次绕组漏抗；ｋ为耦合系数。
城市轨道交通直流牵引供电系统变流器仿真研究
link appraisement
福州地铁集团有限公司运营分公司
图1 二十四脉波整流机组仿真示意图
图2 PWM整流机组仿真模型
分别与两台整流变压器相连，其中一台变压器绕组接成Dy1/
Dd0，另一台变压器绕组接成Dy1/Dd11，能使最终各相之
间相差15°，从而一个2π周期内能够产生24个脉波；
接着是四组不控整流桥，各组桥都由三相二极管整流电路构
成，各桥直流输出侧所有正极相连，所有负极相连，并各自
引出一条连接线与负载相连。
从而建立基于SIMULINK的
图4 输出电压波形
图5 电流分配波形
在0.5s时突加了同值的负载，整个系统的电压输出与。
地铁牵引供电系统建模与仿真
电力系统50丨电力系统装备 2019.17Electric System2019年第17期2019 No.17电力系统装备Electric Power System Equipment程是非常常见的，而且在这一过程中会产生高频的电流使得弓网间形成过电压现象。
该过电压不光会使供电系统发生故障，还会使列车的受电弓受损，甚至会破坏列车的内部设备。
2 电气化铁道供电系统的过电压防治方法2.1 供电系统外部过电压的防治在电气化铁道供电系统运行期间很容易发生过电压现象，与系统内部和外部的条件都有很大的关系。
大气过电压是由供电系统外部因素所引起的，与供电系统运行位置的气候状况、季节分布相关，而且主要与当地的雷电分布关联较大。
所以，要想防治供电系统外部因素引起的过电压问题时，首先要考虑铁道安装地的气候条件与雷电发生率，对选址地点的雷击次数与雷击时间段作科学统计，并且依据结果设计有效的避雷装置与引雷设施。
除此之外，还要配备完善的防雷击装置，避免雷电对供电系统产生直接的破坏。
2.2 供电系统内部过电压的防治除大气过电压之外的其他几类过电压现象，一般都是由于供电系统自身存在的某些缺陷或不足所导致的，这几类过电压需要专业人员针对不同的现象，不同的情况给出正确的诊断，结合设备数值与工作条件进行判断，利用丰富的经验对其进行正确的处置。
一般而言，系统内部过电压的增幅处于1.0p.u~2.0p.u 之间，而且大部分都靠近于1.3p.u 这一数值。
但是弓网离线过电压会引发增幅达到2.3p.u 的电压，而且这种过电压会破坏列车的设备，破坏强度大，危险性高，需要尤为关注这一数值的过电压的生成。
在设计供电系统的过程中，提升其灭弧能力，这样就可以及时地消除过电压，降低危害。
一般需要在供电系统中引入真空断路器等线路保护设备，当产生具有破坏性的过电压时，可以及时地断开线路，实现对供电系统的保护。
除此之外，还可以引入并联电阻型断路器，当过电压引发的电弧再次出现时，可以及时地抑制其电压增幅，达到保护供电系统的目的。
地铁牵引供电系统仿真与分析
地铁牵引供电系统仿真与分析摘要基于城市化建设的发展，城市轨道交通逐渐成为城市交通当中重要的组成部分。
本文主要对某市地铁牵引供电系统接入公共电网进行仿真建模，分别从地铁牵引供电系统的仿真模型的建立以及系统仿真分析两方面入手对二十四脉波整流设备所产生的谐波进行分析研究，为地铁牵引供电系统的研究提供理论支持。
关键词地铁；牵引供电系统；仿真模型1 二十四脉波整流整流装置是地铁牵引供电系统当中的重要设备，主要功能是实现交流电与直流电的转换。
地铁牵引供电系统的整流装置主要包括十二脉波和二十四脉波两种，其中二十四脉波能够有效降低地铁牵引供电系统的谐波，是未来地铁牵引系统中主要的研究方向[1]。
2 仿真模型的建立2.1 地铁机车模型本研究采用的是SVPWM空间矢量控制法进行模型研究，并且采用MATLAB/SIMULINK软件将地铁列车建立起仿真模型，从而实现地铁列车的仿真模拟运行，选用的地铁列车为交流传动式地铁列车，其具体模型示意图如图1所示。
2.2 二十四脉波整流设备模型对于某地铁线路中的二十四脉波整流设备的仿真模型设计主要依据的是该列车的整流设备的基本参数信息以及整流变压器的电气参数信息。
列车整流设备的基本参数为网侧额定电压35/kV阀侧额定电压为1180/V，容量为3360（kV·A），一次侧短路容量为100/（MV·A），穿越阻抗百分比为8%，半穿越阻抗百分比为6.5%；列车的整流变压器的型号分别为2XDSPS 1/4和2XDSPS1/6，其中2XDSPS 1/4的原边额定电压为33±2X2.5% kV，次边额定电压为1180 V，空载损耗为7.9 kW，负载损耗为13 kW，空载电流为2.2%，额定容量为2500 kV·A，冲击以及工频电压为170/30 kV；其中2XDSPS1/6的原边额定电压为33±2X2.5% kV，次边额定电压为1180 V，空载损耗为11.2 kW，负载损耗为19 kW，空载电流为1.26%，额定容量为4000 kV·A，冲击以及工频电压为170/30 kV。
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地铁牵引供电系统仿真与分析
作者：靳松
来源：《科学与信息化》2017年第01期
摘要基于城市化建设的发展，城市轨道交通逐渐成为城市交通当中重要的组成部分。
本文主要对某市地铁牵引供电系统接入公共电网进行仿真建模，分别从地铁牵引供电系统的仿真模型的建立以及系统仿真分析两方面入手对二十四脉波整流设备所产生的谐波进行分析研究，为地铁牵引供电系统的研究提供理论支持。
关键词地铁；牵引供电系统；仿真模型
1 二十四脉波整流
整流装置是地铁牵引供电系统当中的重要设备，主要功能是实现交流电与直流电的转换。
地铁牵引供电系统的整流装置主要包括十二脉波和二十四脉波两种，其中二十四脉波能够有效降低地铁牵引供电系统的谐波，是未来地铁牵引系统中主要的研究方向[1]。
2 仿真模型的建立
2.1 地铁机车模型
本研究采用的是SVPWM空间矢量控制法进行模型研究，并且采用MATLAB/SIMULINK 软件将地铁列车建立起仿真模型，从而实现地铁列车的仿真模拟运行，选用的地铁列车为交流传动式地铁列车，其具体模型示意图如图1所示。
2.2 二十四脉波整流设备模型
对于某地铁线路中的二十四脉波整流设备的仿真模型设计主要依据的是该列车的整流设备的基本参数信息以及整流变压器的电气参数信息。
列车整流设备的基本参数为网侧额定电压35/kV阀侧额定电压为1180/V，容量为3360（kV·A），一次侧短路容量为100/（MV·A），穿越阻抗百分比为8%，半穿越阻抗百分比为6.5%；列车的整流变压器的型号分别为2XDSPS 1/4和2XDSPS1/6，其中2XDSPS 1/4的原边额定电压为33±2X2.5% kV，次边额定电压为1180 V，空载损耗为7.9 kW，负载损耗为13 kW，空载电流为2.2%，额定容量为2500 kV·A，冲击以及工频电压为170/30 kV；其中2XDSPS1/6的原边额定电压为33±2X2.5% kV，次边额定电压为1180 V，空载损耗为11.2 kW，负载损耗为19 kW，空载电流为1.26%，额定容量为4000 kV·A，冲击以及工频电压为170/30 kV。
2.3 牵引供电系统模型与某市电网模型
建立起地铁的牵引供电系统的模型，其中需要注意的是，牵引供电系统的降压变压器的主接线是单Yd11接线，同时牵引变电所的交换电抗为0.1 mH。
某市电网的330 kV系统主要应用的接线方式为高压环网，而110 kV系统则采用的是小环网或者是辐射供电的方式，某市地铁共六条线路，包括有121座车站，地铁线路总长225.4公里，长度居全国第五位。
拟将某市地铁牵引供电系统接入公共电网，先根据某市市电网的相关信息建立电网模型[2]。
3 系统仿真分析
3.1 仿真结果
系统接入以后电流波形发生了变化，通过对于系统接入到地铁前后的负载波形进行研究可以得出，系统接入到机车负载以后，其波形发生了畸变，出现了大量的谐波，主要包括有奇次型谐波以及特征型谐波两种
对110 kV变馈线电流波形变化进行分析可知，系统接入地铁负载以后所产生的两种谐波通过变馈线影响造成了波形发生了较为明显的变化，采用FFT对所测量的波形进行处理变换，可以得出详细的电流变化，从电流的频次变化当中能够分析得出谐波的集中区域以及谐波含量，如图四所示，本次研究中的谐波次数主要集中于第11、13、23、25等高次谐波区，110kV变馈线电流的1-10次谐波含量分别为0.03%、100%、0.02%、0.06%、0.02%、0.03%、0.02%、0.07%、0.02%、0.04%、0.02%，第11、12、13、15、17、19、21、23、25、29、37次谐波含量分别为1.29%、0.02%、1.57%、0.03%、0.06%、0.04%、0.26%、4.73%、1.6%、0.03%、0.04%。
对在两种机车运行方式下变馈线110kv的第11、13、23、25次电流谐波含量变化进行对比，其中单列机车运行下谐波含量分为别1.29%、1.57%、4.73%、1.6%，两列机车运行下谐波含量分别为1.34%、1.61%、4.78%、2.16%，通过对比显示，两列机车运行时的谐波含量要高于一列机车，但是含量增加相对较少。
3.2 结果分析
通过仿真建模进行研究分析，相比之下，两辆地铁列车在运行时会比一列地铁列车运行产生更多的谐波，但是其谐波增加的量并不多，这主要是由于牵引供电系统的直流侧列车产生的谐波能够通过线性叠加的方式进行变化，实际上由于传递过程当中其变化过程较为复杂，并没有真正呈现出线性的谐波含量增加变化。
因此符合的变化对于地铁列车运行中谐波含量的变化影响较低。
通过仿真建模分析，地铁列车使用二十四脉波整流器其电臂有两辆车运行时，产生的谐波23次含量最大，其中，11次、13次、25次的谐波含量稍低。
两辆列车运行时，并且整流设备在额定功率下运行，11次的谐波电流为3.732 A，13次的谐波电流为3.236 A。
4 结束语
本文主要介绍了地铁列车中二十四脉波整流牵引供电技术的相关原理以及技术特点，通过对某市地铁牵引供电系统接入到某市公共电网进行仿真建模的研究，主要对二十四脉波整流设备下造成的谐波影响以及对于公共电网所造成的影响进行分析，对于仿真建模的实际应用与理论研究都有一定的参考意义。
通过研究表明，地铁列车供电系统的第23次以及25次的谐波中的比例是最大的，会对城市的公共电网的供电质量造成最严重的影响，在设计中应当着重注意，采取相关措施进行治理以及防护。
另外，第11次以及13次谐波的含量也比较大，在进行谐波检测时，对这两次也应当重点关注。
参考文献
[1] 李宏强，王晓茹，徐家俊.车网耦合的牵引供电系统谐波仿真分析[J].电力系统保护与控制，2014，（20）：116-122.
[2] 李青强.地铁牵引供电系统可靠性分析[J].技术与市场，2012，（05）：104-105.。