新型同相牵引供电系统方案
新型同相牵引供电系统方案
新型同相牵引供电系统方案摘要：现阶段，国内外采用的供电模式通常为三相一两相分相。
而电气铁道接触网一般采用单相交流制，若只是进行单相取电，则将使电力系统不对称，进而三相电压也会不平衡，所以，将电分相设置在牵引供电系统了。
电分相装置限制了机车的承载能力和运行速度，使高速重载铁路无法健康发展。
为了使电力系统三相负荷具有对称性，提高机车的承载能力和运行速度，国内外都在研究牵引供电模式。
为此，本文主要探究了新型同相牵引供电系统的方案。
关键词：新型；同相牵引；供电系统随着中国高速、重载铁路的不断发展，传统牵引供电系统的供电的质量和效率均较低，对铁路运行的经济性、可靠性和安全性造成了严重影响。
所以，必须建立适合中国高速、重载铁路发展的新型牵引供电系统。
而随之出现的同相牵引供电系统将是未来高速、重载铁路的发展方向。
基于此，下文提出了一种较好的新型同相牵引供电系统方案。
1 简述同相供电系统结构对于同相供电系统，线路上变电所供电的接触网具有相同的电压相位，线路上没有电分相环节。
而新型同相供电系统基于传统的牵引供电系统，引进了YN，vd平衡变压器以及IPFC，采用单相供电方式代替了传统的两相牵引供电方式。
通过YN，vd平衡变压器，将系统中的三相对称电压平衡改为了两相对称电压。
通过IPFC，将变电所2个供电臂合并为一条馈线，从而各个变电所输出电压的相位一样，并取消了电分相。
为了避免电力系统形成变电所环路，采用分段绝缘器取代了分区所的分相绝缘器。
电分段距离不长、两侧电压相位相同，所以，避免了机车通过时的牵引损失和对电网的负面影响，全线贯通供电实现了，也满足了高速、重载的牵引供电要求。
2 YN，vd平衡变压器2.1 新型YN，vd平衡变压器中的接线形式对于YN，vd变压器，它属于新型的平衡变压器，具有三相三绕组的特征。
在变压器一次侧，采用端子A，B，C来链接三相电网，牵引端口为变压器二次侧的α与β相，星形连接为变压器一次侧绕组，能够结合运行需要，选用不接地或中性点接地运行。
同相贯通牵引供电系统综合潮流控制器设计
（ 西南 交通 大学 电气工 程 学 院 ，成都 ６ ０ ３ ） １ ０ １
摘 要 ：针 对 电 气 化 铁 道 牵 引 供 电 系 统 存 在 大 量 的 负 序 、 波 、 功 等 问题 ， 出 了一 种 适 用 于 牵 引 负 载 的 同 相 谐 无 提 贯 通 牵 引 供 电系 统 交 直 交 综 合 潮 流 控 制 器 。交 直 交 综 合 潮 流 控 制 器 由 两 电 平 四重 化 Ｐ ＷＭ 整 流 器 和 ４个 ２ Ｈ 桥 级 联 多 电 平 逆 变 器 组 成 。潮 流 控 制 器 能 够 实 现 单 位 功 率 因 数 、 谐 波 含 量 三 相 整 流 ， 时 传 递 牵 引 负 载 需 低 及 要 的有 功 功 率 ， 得 牵 引 供 电 系 统 呈 现 出 三相 对 称 纯 阻 性 负 载 特 性 。Ｍａｌｂ Ｓｍｕｉｋ下 仿 真 结 果 ， 证 了该 使 ｔ ／ｉ ｌ ａ ｎ 验
ＣＨ ＡＮＧ ｉ ＥＮＧ ｉ— ｏ，ＺＨＡ Ｏ — ｉｇ Ｆｅ ，Ｆ Ｊｎ ｂ Ｌｉ ｎ ｐ （ ｃ ｏ ｌｏ ｅ ｔｉａ ｇｎ ｅ ｉｇ，Ｓ ｕ ｈ ｓ ｉｏ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ，Ｃｈ ｎ ｄ １ ０ １ Ｓ ｈ ｏ ｆＥｌｃｒｃ ｌ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ ｔ ｗｅ ｔＪａ ｔ ｎ ｉｅ ｓｔ ｅ ｇ ｕ ６ ０ ３ ，Ｃｈｎ ） ｉａ
ＯＵＳ ｔａ ｔｏｎ ｐｏ ｅ ｕｐ ｙ ｓ ｓ ｅ ｉ ｏｐ ｅ ． Ｉ ｓ ｏｍ ｐｏ ｅ ｆ ｔ Ｏ ｌ ｖ ｌｆ ｒ ｍ ｕｌｉ ｌ ｒ ｃ ｉ ｗ ｒｓ ｐｌ ｙ ｔ ｍ ｓ ｐｒ ｏｓ ｄ ｔ ｉ ｃ ｓ ｄ ｏ Ｗ —ｅ ｅ ｏｕ － ｔｐ ｅ ＰＷ Ｍ ｅ ｔｆｅ ｓ ａ ｒ ｃ ｉｉ ｒ ｎｄ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｍ ｐｒ ｈ ｎｓｖ ｗｅ ｏ Ｃｏ ｔ ｏ ｌ ｒ Ｕｓ ｄ ｉ ｓｇ ｆＣｏ ｅ ｅ ｉ ｅ Ｐｏ ｒ Ｆｌ ｗ ｎ ｒ ｌｅ ｅ ｎ
论新一代牵引供电系统及其关键技术
第4 期
李群湛： 论新一代牵引供电系统及其关键技术
561
1． 1 组合式同相供电方案 应该注意到： （ 1） 无功补偿往往还要额外占有
牵引变压器（ 如上面的平衡变压器、Vv 接线变压器 等） 的容量，相反地，有功补偿不仅不会额外占有 牵引变压器的容量，还会分担牵引变压器的负荷， 进而 减 少 牵 引 变 压 器 的 容 量，提 高 系 统 效 率； （ 2） 国标规定了电力系统允许一定量的负序功率 流通［11］； （ 3） 平衡接线变压器补偿负序在技术上 是最有效的，经济上是最节容的． 基于此，提出了两 种组合式同相供电方案： 即单三相组合式同相供电 方案和单相组合式同相供电方案，分别见图 3 和 图 4．
如果说，当今世界工频单相电气化铁路的电力 牵引由交直型发展成交直交型为新的一代，弓网系 统由时速几十千米、上百千米发展成 200 多千米、 300 多千米为新的一代，那么，无分相的同相供电 系统相比于现行换相接入电力系统的有分相单边 供电系统可称之为新一代牵引供电系统．
新一代牵引供电系统的关键技术有： （ 1） 牵引变电所采用单相牵引变压器（ 绕组） 辅以必要的、最小容量补偿装置的组合式同相供电 技术，治理负序，取消变电所出口处的分相； （ 2） 新型双边供电技术，取消分区所处的分 相，在牵引馈线串接电抗器，减小均衡电流及其对 电力系统的影响，同时，调整功率因数，保证牵引网 电压水平； （ 3） 牵引网分段供电与测控技术，它将供电臂 适当分段，运用同步测量技术，更准确、更及时地判 别故障类型与部位，并把故障限制在最小范围内， 最大限度地保证牵引网的可靠性和可用性．
组 合式同相供电变电所由牵引变压器TT、同
图 3 单三相组合式同相供电方案示意 Fig． 3 Connection diagram of a combined co-phase supply system with a single-phase and three-phase modular
轨道交通 AC 25kV同相供电系统-最新国标
轨道交通 AC 25kV同相供电系统1 范围本文件规定了轨道交通AC25kV同相供电系统的使用条件、系统构成、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存等。
本文件适用于AC25kV牵引供电制式中牵引变电所采用同相供电装置的同相供电系统。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 1402—2010 轨道交通牵引供电系统电压GB/T 2423.1—2008 电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验A 低温GB/T 2423.2—2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T 2423.3—2016 环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验GB/T 3768—2017 声学声压法测定噪声源声功率级和声能量级采用反射面上方包络测量面的简易法GB/T 3859.1—2013 半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-1部分：基本要求规范GB 4943.1—2022 音视频、信息技术和通信技术设备第1部分：安全要求GB/T 7261—2016 继电保护和安全自动装置基本试验方法GB/T 11022—2020 高压交流开关设备和控制设备标准的共用技术要求GB/T 13384—2008 机电产品包装通用技术条件GB/T 13422—2013 半导体电力变流器电气试验方法GB/T 15543—2008 电能质量三相电压不平衡度GB/T 16927.1—2011 高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求GB/T 20626.1—2017 特殊环境条件高原电工电子产品第1部分：通用技术要求GB/T 20645—2021 特殊环境条件高原用低压电器技术要求GB/T 24338.6—2018 轨道交通电磁兼容第5部分地面供电装置和设备的发射与抗扰度GB/T 32350.1—2015 轨道交通绝缘配合第1部分：基本要求电工电子设备的电气间隙和爬电距离GB 50150—2016 电气装置安装工程电气设备交接试验标准DL/T 1010.3—2006 高压静止无功补偿装置第三部分控制系统NB/T 42043—2014 高压静止同步补偿装置TB/T 2805—2021 牵引供电设备绝缘水平TB/T 3159—2021 电气化铁路牵引变压器3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
基于有源滤波器和AT供电方式的新型同相牵引供电系统
２ 同相供电系统的结构
２ １ ２台变压 器 式 同相 供 电系统 ．
如图 ２ 所示 ，它仍采用 Ｙ Ｎ，ｄ ｌ十字交叉接 ｌ 线 。图中 Ｐ Ｐ为平衡变换装置 （ 简称平衡器） ，主
要是由 Ｐ ＷＭ 变流器构成 ，其作用是通过适 当的控 制提供负载所需的谐波和无功电流 ，并实现由单相 到三相的平衡变换 。接线方式与原系统不 同的是 ：
用变压器数 量多 ，投 资和维护 费用 高等缺点。例 如，采用 Ｙ Ｎ，ｄ ｌ ｌ 接线变压器至少需要 ２ （ 台 或 １ 台三相三绕组 ）工作变压器 ；开闭所 、分区亭和
自耦变压器站接线也 比较复杂。
电压 ，取消分相绝缘器 ，实现同相供电 ， 并能达到
三相完全平衡 ，同时滤除谐波和无功 。
作者 简介 ：张秀峰 （ ９ １ ，男 ，河北灵 寿人，副教授。 １ ６ 一）
维普资讯
７ ４
Hale Waihona Puke 中国 铁道
科
学
第２ ７卷
但这种系统存在大量谐波 、无功和负序 ，不同
供电区段需要分相绝缘器分隔 ，制约了高速 、重载 铁路的发展 。除此之外还存在变 电所接线复杂 ，使
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ６ １２ ．
Ｎｏ ｅ ｅ ， ２ ０ ｖ ｍｂ ｒ ０ ６
基 于有 源 滤 波器 和 Ａ Ｔ供 电方 式 的 新 型 同相 牵 引供 电系统
张秀峰 ，钱 清泉 ，李群 湛 ，吕晓琴
（．西南交通大学 峨眉校 区，四川 峨眉 ６ ４ ０ ；２ １ １ ２ ２ ．西南交 通大学 电气工程学 院，四川 成都 ６０ ３ ） １０ １
摘
要： ２台 Ｙ ｄ Ｎ， 接线变压器十字交叉构成的 Ａ Ｔ牵引供 电系统 ，接线 复杂 ，变压器 容量利用率低 ，相
高铁电力牵引供电工程方案
高铁电力牵引供电工程方案一、工程背景高铁作为一种现代化的交通运输工具，具有运行速度快、行驶平稳等优势，已经成为人们出行的首选方式。
而高铁的电力牵引供电系统作为支撑其运行的重要组成部分，对于高铁的安全、稳定运行至关重要。
因此，高铁电力牵引供电工程方案一直备受关注和重视。
二、工程目标1. 稳定供电：确保高铁全线能够稳定供电，避免供电不稳定或中断的情况发生，保障高铁运行的安全和顺畅。
2. 提高效率：通过科学合理的设计和施工工艺，提高电力牵引供电系统的效率，减少能源损耗，节省运行成本。
3. 安全可靠：确保供电系统的安全稳定运行，避免事故发生，保障高铁运行的安全。
4. 绿色环保：尽量采用清洁能源，减少对环境的污染，做到绿色环保，为社会和环境做出更大的贡献。
三、工程内容1. 设计方案：根据高铁线路的实际情况和运行需求，采用先进的电力牵引供电技术，设计出科学合理的电力供电系统，包括供电设备的选型、布局、参数设计等。
2. 施工工艺：采用先进的施工工艺，确保供电系统的施工质量和效率，包括供电线路的铺设、设备的安装调试等。
3. 安全监控：建立完善的供电系统安全监控机制，监测供电设备的运行状态，做好预防性维护，确保供电系统的安全可靠运行。
4. 环境保护：在供电系统的设计和施工过程中，尽量采用清洁能源，减少对环境的影响，做到绿色环保。
四、工程实施1. 设计阶段：组织专业团队进行现场勘察和分析，根据高铁线路的实际情况和运行需求，制定供电系统设计方案。
2. 施工阶段：根据供电系统设计方案，组织施工队伍进行供电线路的铺设、供电设备的安装调试等工作，确保供电系统的施工质量和进度。
3. 测试阶段：进行供电系统的整体测试和调试工作，确保供电系统的安全可靠运行。
4. 运行阶段：建立供电系统的运行管理机制，定期进行供电设备的检修和维护工作，确保供电系统的长期稳定运行。
五、工程效果1. 稳定供电：通过科学合理的设计和施工，确保高铁全线能够稳定供电，避免供电不稳定或中断的情况发生，保障高铁运行的安全和顺畅。
基于阻抗匹配平衡变压器和AT供电方式的新型同相牵引供电系统
摘
要 ：电气 化 铁 道 的牵 引 供 电 系 统 三 相 严 重 不 平 衡 ， 在 大 量 的 谐 波 和 无 功 ， 供 电 区段 需 要 用 分 相 绝 缘 器 分 存 各
隔 ， 而 制 约 了高 速 、 载铁 路 的发 展 。基 于 阻抗 匹 配平 衡 变 压 器 和 ＡＴ 供 电 方 式 的 新 型 同 相 牵 引 供 电 系 统 ， 从 重 不 仅 可 以 解 决 以 上 问 题 ， 继 承 了 ＡＴ供 电 方 式 所 特有 的 通 信 防 护 效 果 好 、 合 经 济 技 术 性 能 优 越 的 特 点 ； 还 综 同时 在
中 图分 类 号 ： ２ Ｕ２ ３ 文 献标 识 码 ： Ａ
Ａ ｖ ｌＣｏ ａ ｅ Ｔｒ ｃ ｉ ｎ Ｐｏ ｒ Ｓｕ ｌ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ ｍ ｐｅ ａ ｅ Ｎｏ ｅ ｐｈ ｓ ａ ｔｏ ｗｅ ｐｐ ｙ Ｓ ｓ ｅ Ｂａ ｅ ｎ Ｉ ｄ ｎｃ Ｍ ａ ｃ ｉ ｇ Ｂａ ａ ｅ Ｔｒ ｎｓ ｏ ｍ ｅ ｎｄ ＡＴ ｗｅ ｕ ｐｌ ｏ ｅ ｔ ｈ ｎ ｌ ｎｃ ａ ｆ ｒ ｒ ａ Ｐｏ ｒ Ｓ ｐ ｙ Ｍ ｄ
ＺＨＡＮＧ ｕ ｆ ｎ ＧＡＯ ｈ— ｉｇ ， ＱＩ Ｎ ｎ — ｕ ｎ ， ＤＩ Ｘｉ—ｅ ｇ ， Ｓ ｉ ｎ 。 ｂ Ａ Ｑｉ ｇ ｑ ａ 。 ＮＧ ｕ ｘａ Ｊ — ｉ
（ ｏ ｔ ｗｅ ｔＪａ ｔ ｎ ｉｅ ｓｔ ｅ ｍ ｐ ｓ Ｓ ｕ ｈ ｓ ｉｏ ｏ ｇ Ｕｎｖ ｒ ｉｙＥｍ ｉＣａ ｕ ，Ｅｍｅ ４ ０ ｉ ６１ ２ ２，Ｃｈｎ ｉａ； ２ Ｓ ｈ ｏ ｆＥｌｃｒｃ ｌＥｎ ｉｅ ｒｎｇ，Ｓ ｕ ｈ ｓ ｉｏｏ ｇ Ｕｎｖ ｒｉｙ，Ｃｈ ｎｇ ｕ６１ ０ １，Ｃｈｎ ） ． ｃ ｏ ｌｏ ｅｔｉａ ｇｎ ｅｉ ｏ ｔ ｗｅ ｔＪａ ｔ ｎ ｉｅ ｓｔ ｅ ｄ ０ ３ ｉａ
同相贯通牵引供电系统综合潮流控制器设计
同相贯通牵引供电系统综合潮流控制器设计常非;冯金博;赵丽平【摘要】According to the problems of negative sequence, reactive power and harmonic that caused by traction power supply system, the AC/DC/AC topology comprehensive power flow controller used in co-phase continuous traction power supply system is proposed. It is composed of two-level four-multiple PWM rectifiers and four cascaded multilevel inverters. The power flow controller can achieve three-phase rectify in unit power factor and low harmonic content, transfer active power that traction load absorbs timely and make traction supply system be characteristics of three-phase symmetrical pure resistive load. Simulation results of the system under Matlab/Simulink are presented to verify the system's feasibility.%针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功等问题,提出了一种适用于牵引负载的同相贯通牵引供电系统交直交综合潮流控制器.交直交综合潮流控制器由两电平四重化PWM整流器和4个2H桥级联多电平逆变器组成.潮流控制器能够实现单位功率因数、低谐波含量三相整流,及时传递牵引负载需要的有功功率,使得牵引供电系统呈现出三相对称纯阻性负载特性.Matlab/Simulink下仿真结果,验证了该方案的正确性.【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》【年(卷),期】2012(024)001【总页数】5页(P54-58)【关键词】电气化铁路;同相贯通供电;潮流控制器;级联多电平;多重化;电能质量【作者】常非;冯金博;赵丽平【作者单位】西南交通大学电气工程学院,成都610031;西南交通大学电气工程学院,成都610031;西南交通大学电气工程学院,成都610031【正文语种】中文【中图分类】TM922.3负序、无功、谐波一直是电气化铁路牵引供电系统存在的技术难题，随着高速、重载铁路的发展，负序问题越来越突出。
电力牵引机车用同相供电控制系统研究
电力牵引机车用同相供电控制系统研究随着现代化铁路运输的快速发展，电力牵引机车作为重要的铁路牵引工具，其性能和效率的提升对于铁路运输的安全和效益具有重要意义。
同相供电控制系统作为电力牵引机车的核心控制系统之一，其研究对于提高电力牵引机车的工作效率和牵引力具有重要的意义。
同相供电控制系统是指以同相供电方式为电力牵引机车的牵引系统提供电力，并对其进行控制和调节的系统。
同相供电控制系统的研究主要包括同相供电方式的选择、同相供电系统的设计和同相供电控制策略的优化等方面。
首先，同相供电方式的选择是同相供电控制系统研究的重要内容之一。
同相供电方式包括单相同相供电和三相同相供电两种方式。
单相同相供电方式简单、成本低，但牵引力较小；而三相同相供电方式牵引力大，但系统复杂、成本高。
因此，在同相供电控制系统研究中，需要综合考虑牵引力需求、成本和系统复杂度等因素，选择合适的同相供电方式。
其次，同相供电系统的设计是同相供电控制系统研究的关键环节。
同相供电系统主要包括电源装置、逆变器、牵引变压器和电机等组成部分。
在同相供电系统的设计中，需要考虑电源的可靠性和稳定性，逆变器的效率和功率因数，以及牵引变压器的工作范围和效率等因素。
同时，还需要考虑系统的故障保护和安全控制等问题，确保同相供电系统的运行安全和稳定。
最后，同相供电控制策略的优化是同相供电控制系统研究的重要内容之一。
同相供电控制策略主要包括牵引力的控制和调节、电机的保护和温度控制等方面。
在同相供电控制策略的优化中，需要考虑牵引力的需求、电机的工作状态和工作负荷等因素，采用合适的控制策略，实现同相供电系统的高效运行。
综上所述，电力牵引机车用同相供电控制系统的研究对于提高电力牵引机车的效率和牵引力具有重要的意义。
通过合理选择同相供电方式、设计优化同相供电系统和优化同相供电控制策略，可以实现电力牵引机车的高效运行，提高铁路运输的安全和效益。
未来，我们还需进一步深入研究同相供电控制系统的优化方法和技术，不断推动电力牵引机车的发展和应用。
高压牵引电缆同相贯通供电系统综合补偿方案
综合补偿方案的技术路线与实施方案
技术路线
采用无功补偿、有功补偿、滤波和电能质量治理等技术手段，结合系统实际运行情况，制定综合补偿方案。
实施方案
通过合理配置无功补偿装置、有源滤波装置、电能质量治理设备等，实现对高压牵引电缆同相贯通供电系统的 优化治理。
综合补偿方案的可行性分析
技术可行性
综合补偿方案采用了成熟、可 靠的技术手段，如无功补偿、 有源滤波等，具备技术可行性
高压牵引电缆同相贯通供电 系统综合补偿方案
2023-11-07
目录
• 引言 • 高压牵引电缆同相贯通供电系统概述 • 高压牵引电缆同相贯通供电系统综合补偿方案设
计 • 综合补偿方案的关键技术问题与解决方案 • 综合补偿方案的效果评估与优化建议 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
高压牵引电缆同相贯通供电系 统在铁路、地铁等轨道交通领 域的应用日益广泛，对其性能 和稳定性的要求也不断提高。
改进措施
针对实际运行中可能出现的问题，制定相应的改进措施 ，包括加强设备维护、完善保护机制、提高系统稳定性 等，以确保综合补偿方案的稳定性和可靠性。
06
结论与展望
研究成果总结与贡献
01
建立了完善的数学模 型
本研究通过建立高压牵引电缆同相贯 通供电系统综合补偿系统的数学模型 ，为系统设计和优化提供了基础。
发展趋势：随着技术的不断发展，高压牵引电缆同相贯通供电系统的综合补偿方 案将更加完善，实现更高效、更稳定的供电。
研究内容与方法
研究内容
本研究旨在提出一种高压牵引电缆同相贯通供电系统综合补偿方案，以提高供电系统的电能质量和稳 定性。具体研究内容包括：电能质量分析及改善方法、系统稳定性分析、动态无功补偿策略等。
铁路同相供电的双边供电方案设计
铁路同相供电的双边供电方案设计发表时间：2018-10-19T09:40:22.070Z 来源：《河南电力》2018年9期作者：赵雪1 牟晓春2 [导读] 电分相环节对高速重载列车有极大的制约作用，一定程度上阻碍了铁路行业的发展。
（1.南瑞集团（国网电力科学研究院）有限公司南京 210000；2.国电南瑞科技股份有限公司南京 210000）摘要：电分相环节对高速重载列车有极大的制约作用，一定程度上阻碍了铁路行业的发展。
为了解决上述问题，可以采用同相供电系统，即在铁路的全线路采用相同相位的单相供电，如果能在同一线路或局界内贯通，则能最大限度地取消电分相，从而有利于重载和高速牵引。
同相供电系统由常规牵引变压器和同相供电装置组成，同相供电装置应用现代电力电子技术和微处理器控制技术来进行补偿，消除系统的三相不平衡，实现牵引系统的单边或者双边贯通式供电。
关键词：同相供电；双边供电；电分相；同相供电装置；三相不平衡引言我国电气化铁路现采用的供电方式为单边供电方式[1]，在牵引变电所出口处（采用单相变压器除外）和相邻牵引变电所之间都要设置电分相环节。
电分相的存在限制了机车连续平滑取流，严重影响牵引供电系统整体性能，会造成速度下降甚至出现停坡，给铁路安全运行带来重大影响，列车在通过电分相时容易发生事故，影响了列车供电以及行车安全，因此电分相是是牵引网供电时最薄弱的环节，也是制约电气化机车牵引网的供电瓶颈。
明显旧的电气化铁路牵引网供电技术已渐渐跟不上高铁的飞速发展，所以对新型的供电技术的探究是极其必要的、也是迫在眉睫的[2-3]。
双边供电取消了分区所电分相，同相供电取消了变电所出口处电分相，将两者结合起来可以实现全线无分相运行，完全符合高铁飞速发展的诉求。
并且电力系统和电气化铁路的不断发展，也为实现双边供电提供了有利的条件。
1 双边供电技术双边供电系统是指在每一段铁路分区中，可同时能由两边的变电所通过接触网向负荷供电，类似于电力系统中的双电源两端网络，也就是说负荷（即列车）在行驶时，可以从两侧接触网中同时得到电能，可靠性更高，但同时需要在分区所中设置保护装置，其继电保护配置更复杂[4]。
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Ｔａｂｌｅ １ Ｕｎｉ－ｐｏｌａｒ ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｕｌｅ
４００
≤２００
墨。 耋－２００
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《２００
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≤２０
墨ｏ
注；１表示开关器件导通，０表示开关器件关断。
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Ｕ丁ａ—Ｕ，。＋ｋｉ”Ｒ＋也警
＿｛，，
万方数据
·研制与开发· 魏光，等新型同相牵引供电系统方案
Ｅ２－１李群湛。贺建闽．电气化铁路的同相供电系统与对称补偿技术． 电力系统自动化，１９９６，２０（４）：９－１１．
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ｆｏｒ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓ，２００６（４）ｌ １４—１８． １－６３张秀峰，高仕斌，钱清泉．基于阻抗匹配平衡变压器和ＡＴ供电
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Ｆｉｇ．１
图１ 同相牵引供电系统结构 Ｓｔｒｕｃｔｕ忡ｏｆ ｃｏｐｈａｓｅ ｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ
２ ＹＮ，ｖｄ平衡变压器
ＹＮ，ｖｄ三相／两相平衡变压器具有结构简单、
性能优良、便于设计和制造等特点，如图２所示。
其两侧的电流变换关系为［１１－１ｚ］：
１
１
Ｐ Ａ
压
３
Hale Waihona Puke ２Ｂ 一 ●一Ｋ负载消耗的能量，即
ｒ丁
广Ｔ
Ｐ，（￡）ｄｔ—Ｉ ＰＬ（￡）ｄｔ
（８）
由式（５）和式（７）可得：
‘
Ｌ一乏１ １ ｆＴ“￡）ｉＬ（ｆ）ｄ户每 （９）
由此可见，ＩＰＦＣ的ａ端口需要输出一半的负载 有功电流，并需补偿负载的无功电流和谐波电流；口 端口则需要输入与负载一半有功功率相对应的电 流。 ３．３控制策略
参考文献
［１］李群湛，张进思。贺威俊．适于重载电力牵引的新型供电系统的 研究．铁道学报，１９８８，１０（４）：２３—３１． ＬＩ Ｑｕｎｚｈａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｓｉ，ＨＥ Ｗｅｉｊｕｍ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｈｅａｖｙ ｈａｕｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｒａｃｔｉｏｎ．：Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｏｃｉｅｔｙ．１９８８，１０（４）：２３—３１．
收稿日期：２００７—１２—０８；修回日期：２００８—０３—１０。 国家科技支撑计戋ｌ】资助项目（２００７ＢＡＡｌ２８０５）。
电，使得各个变电所输出相位相同的电压，在变电所 馈线处取消电分相。为防止电力系统经多个变电所 构成环路，分区所的分相绝缘器由分段绝缘器取代。 由于电分段距离短且两侧电压相位基本相同，使得 机车在通过时不必采取任何措施，避免了牵引损失 以及对电网的不利影响，从而实现全线贯通供电，适 应了高速、重载运输的牵引供电需求。
控制系统框图如图４所示，包括有功量的计算、 指令电流生成模块、变流器脉宽调制（ＰＷＭ）信号生 成模块、直流电压控制模块、锁相环（ＰＬＬ）等。
图４控制系统框图 Ｆｉｇ．４ Ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｌｏｃｋ
一８１—
电 力 系 统 自动 代
指令电流生成模块通过锁相控制，使得ＩＰＦＣ 输出与供电臂电压同相位的电流。由于滞环电流控 制具有动态响应快、鲁棒性好等优点，特别适合同相 供电ＩＰＦＣ的要求。在传统双极性滞环电流控制的 基础上引入单极性控制，可以起到倍频及降低谐波 的作用。其控制规则如表１所示。
Ｏ
３
—
．Ｔ』Ｊ．ｆ １●●●●ｊ Ｃ
１
１
如
３
万方数据
·研制与开发· 魏光，等新型同相牵引供电系统方案
式中：Ｋ为高压侧与低压侧相电压之比。
Ｃ
Ｂ
图２ ＹＮ。ｖｄ平衡变压器
Ｆｉｇ．２
ＹＮ ｖｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｌ
＊阵譬铀㈣
式（２）表明，ＹＮ，ｖｄ平衡变压器使得电力系统 侧无零序分量，但其实现对称变换是有条件的：当且
关键词：同相牵引供电系统；平衡变压器；综合潮流控制器；负序；谐波；无功 中图分类号：ＴＭ９２２．３；Ｕ２２３
０ 引言
中国电气化铁路采用单相工频交流牵引供电系 统。实现高速重载电力牵引时，由于其结构和牵引 负荷的特殊性，在负序、谐波、无功等方面对电力系 统造成了严重的影响。电分相环节的存在，使得列 车速度和牵引力损失较大，司机劳动强度较重，并且 随之产生的过电压现象严重影响了机车的正常运 行，极大地制约了高速重载运输的实现。文献［１－３１ 提出了基于无源对称补偿的同相供电方案，文献［４－ １０１提出了有源滤波器分别与ＹＮ，ｄ１１变压器、Ｖ， ｖ变压器、阻抗匹配平衡变压器以及斯科特变压器 相结合的同相供电方案，实现了三相／单相平衡变 换，但这些组合对于实现同相贯通供电均具有一定 的制约性。本文将ＹＮ，ｖｄ平衡变压器与综合潮流 控制器（ＩＰＦＣ）相结合，基本消除了负序，并能动态 补偿谐波和无功，是较理想的新型牵引供电方案。
第３２卷第１０期 ２００８年５月２５日
电力系统自动化
Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ
Ｖ０１．３２ Ｎｏ．１０ Ｍａｙ ２５，２００８
新型同相牵引供电系统方案
魏 光，李群湛，黄 军，周 晋
（西南交通大学电气工程学院，四川省成都市６１００３１）
摘要：针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功，以及相邻供电区段分相绝缘器 引起的列车速度和牵引力损失等问题，将ＹＮ，ｖｄ平衡变压器和综合潮流控制器（ＩＰＦＣ）有机结合， 构成新型同相牵引供电系统。该系统基本消除了三相不平衡，并使谐波含量尽可能好，从根本上解 决了铁道部门与电力部门的主要矛盾。取消电分相环节，顺应了客运高速化、货运重载化的时代趋 势。讨论了同相供电系统的结构、平衡变压器的性能，并分析了ＩＰＦＣ的结构、平衡变换原理以及 控制策略。仿真结果验证了该方案的可行性。
仿真结果如图５、图６所示。由仿真结果可以 看出，无论是纯阻性负载，还是同时含有无功、谐波 的负载，通过ＩＰＦＣ的调节作用，都能使变压器副边 输出幅值相等、相位相差９０。的电压和电流，并且相 同端口电压与电流同相位，使得功率因数达到１，保 证平衡变压器仅输出有功功率。在电力系统侧，由 于采用的是ＹＮ，ｖｄ平衡变压器，所以输入三相电 压、电流对称，牵引供电系统对于电力系统相当于一 个三相对称的纯阻性网络，基本消除了负序影响。 同时，原边电流波形畸变率不大于１％，符合国标要 求。
１ 同相供电系统结构
同相供电系统是指线路上不同变电所供电的区 段接触网电压相位相同、线路上无电分相环节的牵 引供电方式。新型同相供电系统是在现有牵引供电 系统结构上，引入了ＹＮ，ｖｄ平衡变压器和ＩＰＦＣ，由 原有的两相牵引供电方式转变为单相供电方式，如 图１所示。ＹＮ，ｖｄ平衡变压器将来自电力系统侧 的三相对称电压平衡变换成两相对称电压。变电所 ２个供电臂通过ＩＰＦＣ合并为一条馈线向牵引网供
欲使ＩＰＦＣ输出幅值相等且与各自电压同相位
的纯有功电流，设端口电流期望值为：