电气化铁路电能质量综合治理与仿真
电能质量综合治理系统仿真分析
电能质量综合治理系统仿真分析作者：张鹏飞来源：《科技风》2017年第10期摘要：随着现代科学技术的快速发展，非线性负荷的应用引起的谐波电压、谐波电流和电磁干扰电能质量迅速恶化。
基于这一背景，本文针对配电网电能质量谐波治理使用Matlab软件进行仿真分析。
关键词：Matlab软件；谐波治理；仿真模型1 仿真模型的建立根据电能质量综合治理系统方案，可以在Matlab中搭建其仿真模型，根据某工厂的谐波实测数据，在软件中利用理想谐波源来模拟系统中的谐波情况，负载分为感应负载与可变负载；有源电力滤波器采用并联型结构，其补偿电流通过滤波电感以及耦合变压器之后注入到电网。
为了模拟配电网中常见的冲击性负荷，将低压侧接感性负载与可变负载，且为了方便在某一时刻投入负载，将断路器与可变负载相连。
本文在Matlab/sinmulink仿真平台中搭建了一套工业配电网电能质量综合治理系统的仿真模并，如图1所示：锁相环的主要目的是用于频率和相位的控制，输入到控制系统中，以保持输出电流与电网电压同相，在MATLAB中建立了锁相环。
2 投入冲击性负荷时无功补偿效果为了更好地模拟负载突变，本文设置了两种不同类型的负载，分别为感应负载和可变负载。
采用这两种负载模拟工业配电网中负荷状况，并对该系统进行综合治理，验证了不同负荷下的无功补偿效果。
2.1 只投一组感性负载系统仿真时间为0.1s，在0.04s时投入有源电力滤波器后的系统网侧电压、电流、功率因数、无功及有功功率很明显出现极短时间内电流波形与电压波形实现了同相位，功率因数基本为1。
可以得知工业配电网高压侧的无功得到了很好的补偿，功率因数由0.88达到了补偿后的0.99以上。
分析结果表明，有源电力滤波器对工业配电网中的无功功率具有良好的动态补偿性能。
假设投入两组负载时，在0.04s时刻投入有源电力滤波器的无功补偿波形与电压波形实现了同相位。
类似于第一组负载下的补偿结果，在第二组负载运行时，该配电网系统的无功功率也达到了良好的补偿效果。
电气化铁路电能质量问题
电气化铁路对电网电能质量的影响及治理措施1.电气化铁路带来的电能质量问题电气化铁路是当前我国重点发展的交通方式，它可以提高铁路运输能力、改进铁路运营，同时也有利于实现资源的合理分配、降低运营成本、保护生态环境等，因此，和其它牵引方式相比，电气化在铁路运输中显示出无可比拟的优越性。
国务院批准的《中长期铁路网规划》明确，到2020年，我国铁路总里程将达到100000km，其中电气化铁路为50000km，铁路电气化率约为50％，承担的运量比重在80％以上。
电气化铁路由接触网、铁道及电力机车构成，当然还包括各运行机构、指挥自动化系统及其他相关部分。
和传统的蒸汽机车或柴油机车牵引列车运行的铁路不同，电气化铁路是指从外部电源和牵引供电系统获得电能，通过电力机车牵引列车运行的铁路。
它包括电力机车、机务设施、牵引供电系统、各种电力装置以及相应的铁路通信、信号等设备。
它具有下述优点：可广泛利用多种一次能源功率大；速度高；效率高过载能力强运输成本低无烟气排放污染；可靠性好不受外界条件限制在山区和高寒地区电力机车功率发挥更好。
电气化铁路的牵引动力是电力机车，机车本身不带能源，所需能源由电力牵引供电系统提供。
牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。
变电所设在铁道附近，它将从发电厂经高压输电线送来的电流，送到铁路上空的接触网上。
接触网是向电力机车直接输送电能的设备。
沿着铁路线的两旁，架设着一排支柱，上面悬挂着金属线，即为接触网，它也可以被看作是电气化铁路的动脉。
电力机车利用车项的受电弓从接触网获得电能，牵引列车运行。
牵引供电制式按接触网的电流制有直流制和交流制两种。
直流制是将高压、三相电力在牵引变电所降压和整流后，向接触网供直流电，这是发展最早的一种电流制，到20世纪50年代以后已较少使用。
交流制是将高压、三相电力在变电所降压和变成单相后，向接触网供交流电。
交流制供电电压较高，发展很快。
我国电气化铁路的牵引供电制式从一开始就采用单相工频(50赫)25千伏交流制。
电气化铁路电能质量问题及治理研究
电气化铁路电能质量问题及治理研究【摘要】电气化铁路作为交通运输体系中的重要基础设施，是国民经济发展和社会进步的有力保证。
然而，由于电力机车负载具有非线性、冲击性、三相分布不对称性等特点，电气化铁路给电力系统带来了谐波、电压波动、闪变以及负序电流等电能质量问题，降低了牵引供电系统本身和上级电力系统的供电质量，影响电力系统的安全和经济运行。
因此，必须采取切实有效的补偿措施对电气化铁路电能质量进行综合治理，保证牵引供电系统的稳定性。
本文针对现有的普通电气化铁路和飞速发展的高速电气化铁路中存在的电能质量问题分别进行了探讨，并提出了相应的治理方案。
【关键词】电气化铁路；电能质量；综合补偿我国高速发展的国民经济对我国铁路运输能力提出了越来越高的要求。
电力机车同蒸汽机车、内燃机车相比，速度快、载重高、能源利用率高且环境友好，因此电气化铁路在提高铁路运输能力的同时有利于减少化石燃料的使用、降低运营成本，实现资源的合理分配和有效利用。
目前，无论从政策还是已具备的条件来看，大力发展电气化铁路都是保障我国国民经济高速、健康、可持续发展的必由之路。
一、电气化铁路的电能质量问题及其危害电气化铁路的飞速发展为国民经济的腾飞发挥了巨大的作用,但与此同时对自身的牵引供电系统、上级电力系统和相邻的电力用户造成谐波干扰、造成电能质量下降等不利影响。
1. 波动性、冲击性强国内多种参考资料以及国外有关文献显示，电气化铁路的负荷与线路情况、机车类型及操纵、机车速度、牵引重量、运行图等多种因素有关，使其牵引负荷在时间和空间上的分布极其不均匀，具有很强的波动性，给电气化铁路电能质量综合治理带来很大难度。
2. 谐波和无功功率我国电气化铁路主要使用单相晶闸管相控整流模式的交直电力机车,目前运行电力机车主要是株洲电力机车厂一生产的韶山(SS)型电力机车,如554改进型、558和559型。
电力机车通过车载变压器从接触网降压,整流之后供给直流牵引电机。
电气化铁路电能质量的治理方案分析及研究
电气化铁路电能质量的治理方案分析及研究发表时间：2017-03-28T09:49:58.870Z 来源：《电力设备》2017年第2期作者：虞增成[导读] 文章以提升其运行质量为前提，提出了几点电能质量治理措施，从而对电气化铁路供电系统的安全运行提供了保障。
（江苏省镇江市大港新区金港大道68号威凡高科 212028）摘要：电气化铁路对于现阶段的交通运输具有非常重要的作用，文章以提升其运行质量为前提，提出了几点电能质量治理措施，从而对电气化铁路供电系统的安全运行提供了保障。
关键词：电气化铁路；电能质量；治理方案；供电系统电气化铁路的运用，可以有效提升铁路运输性能、降低成本，对生态环境保护也具有十分重要的作用，然而因为机车负载变化频率过大，使其经常出现阻性、容性、感性等负载特征，导致电气化铁路的供电系统运行不稳定，在保证其安全性方面造成了很大影响。
与此同时，如此造成的供电系统电能质量问题也在系统运行稳定性与保证用户合理用电方面造成了危害。
由此可见，对电气化铁路电能质量问题进行治理已经势在必行。
1 电气化铁路未来发展趋势在经济高速发展的大背景下，也为铁路运输水平带来了发展机遇，相较于蒸汽机车与内燃机车，电力机车的速度更快、载重更高，在能源利用率以及环境保护等方面也体现了一定的优势，所以，电气化铁路对于铁路运输水平的提升具有十分重要的作用，与此同时也可以有效降低化石燃料使用率、降低成本，真正达到资源分配的合理性[1]。
当前阶段，不管是政策层面还是已知条件层面，深入发展电气化铁路均是对国民经济全面、健康、高速发展进行保障的重要内容。
在2005年我国已经完全开通了超过40条电气化铁路线路，总里程可超过20000公里。
随后在2006年，浙赣线电气化改造工程得以开通，这也标志着电气化铁路总里程已经超过24000公里。
由此可见预见，在现如今的发展势头下，今后电气化铁路在我国必将会得到迅速发展，并且在我国交通运输行业中占据关键地位。
电能质量改善方案的仿真与优化
电能质量改善方案的仿真与优化电能质量是指电力系统中电压、电流等电力参数的稳定性和纯度。
它直接影响着电力设备的正常运行和用户的用电质量。
随着电力系统的不断发展和电气设备的不断更新，对电能质量的要求也越来越高。
本文将探讨电能质量改善方案的仿真与优化方法。
## 1. 电能质量问题分析电能质量问题主要有电压波动、电压暂降、电压暂增、电压闪变、电压谐波等。
这些问题可能导致设备的故障、损坏甚至生产事故。
因此，电能质量改善是非常必要的。
## 2. 电能质量仿真方法电能质量的仿真是通过建立电力系统模型，模拟电能质量问题，进行分析和评估，从而找到解决问题的方法。
目前常用的电能质量仿真方法有电磁暂态仿真和电力系统稳态仿真。
### 2.1 电磁暂态仿真电磁暂态仿真是基于电力系统的物理过程进行建模和仿真。
它可以模拟电能质量问题的发生和传播，对电能质量的影响进行定量分析。
### 2.2 电力系统稳态仿真电力系统稳态仿真主要是针对电能质量问题中的电压波动、电压谐波等问题进行模拟。
通过建立电力系统模型，分析系统中的电压和电流波形特性，找到改善电能质量的方法。
## 3. 电能质量改善方案优化方法在进行电能质量改善方案优化时，需要考虑多个因素，包括经济性、可行性和技术可行性。
以下是几种常用的优化方法：### 3.1 补偿器优化电力系统中常用的电能质量改善设备包括无功补偿器、滤波器和电压调节器等。
通过对这些设备的参数进行优化，可以提高电能质量。
### 3.2 控制策略优化电能质量改善设备的控制策略对于改善电能质量起着重要作用。
通过对控制策略进行优化，可以提高设备性能和电能质量。
### 3.3 多目标优化在进行电能质量改善方案优化时，往往需要考虑多个目标。
例如，改善电能质量的同时降低成本。
通过多目标优化方法，可以找到多个改善电能质量的方案，并进行综合评价。
## 4. 仿真与优化实例为了验证电能质量改善方案的仿真与优化方法的有效性，我们进行了一些实例仿真与优化。
系统仿真在电力系统电能质量分析与改善中的应用
系统仿真在电力系统电能质量分析与改善中的应用电力系统电能质量是指电力系统中电能的纯度和稳定性，对于电力系统的正常运行至关重要。
随着电气设备技术的不断发展，电能质量问题也越来越引起人们的关注。
系统仿真作为一种有效的工具，在电力系统电能质量分析与改善中发挥着重要的作用。
一、系统仿真在电能质量分析中的应用通过系统仿真技术，我们可以构建电力系统的数学模型，并模拟各种电能质量问题。
首先，我们需要收集电力系统的相关数据，包括各种电气设备参数、电能质量监测数据等。
然后，根据这些数据进行仿真分析，可以得到电能质量问题的具体表现，例如电压波动、频率偏差、谐波等。
系统仿真技术可以帮助我们深入理解电能质量问题的本质，并找出问题的根源。
例如，当电力系统频率偏离额定值时，我们可以通过仿真分析，确定是哪些因素导致了频率偏差，进而制定相应的改善措施。
仿真分析还可以帮助我们评估改善措施的效果，以及预测电力系统未来可能出现的电能质量问题。
二、系统仿真在电能质量改善中的应用电能质量改善是指通过采取适当的手段和措施，提高电力系统的电能质量水平。
系统仿真可以帮助我们评估各种改善措施的效果，从而找到最佳的改善方案。
首先，我们可以使用仿真软件对电力系统进行改善前的仿真分析，得到电能质量问题的具体表现。
然后，我们可以根据仿真结果，设计改善方案，例如增加电容器、滤波器等设备，以减轻电能质量问题。
在设计改善方案时，系统仿真技术可以帮助我们模拟和评估各种改善措施的效果，包括成本和性能等方面。
三、系统仿真在电能质量监测中的应用电能质量监测是指对电力系统进行实时、连续的电能质量参数采集和分析，以及对电能质量问题进行及时处理。
系统仿真可以帮助我们设计和优化电能质量监测方案，确保监测数据的准确性和稳定性。
利用系统仿真技术，我们可以模拟电能质量监测系统的运行情况，并进行仿真测试，以验证监测系统的性能和稳定性。
仿真测试可以帮助我们发现潜在的问题和改进空间，进而提高监测系统的可靠性和准确性。
系统仿真在电能质量分析与改善中的应用
系统仿真在电能质量分析与改善中的应用电能质量是指电力系统内电能所满足的电气需求程度，与电能供应的质量、传输的质量以及电能利用的质量密切相关。
随着电力系统的发展和电子设备的普及，人们对电能质量的要求越来越高。
然而，电力系统复杂的结构和电能质量问题的多样性使得对电能质量进行准确分析和改善成为一项具有挑战性的任务。
为了提高电能质量的管理和改善效果，系统仿真成为一种可行的方法。
系统仿真是通过构建数学模型和实验环境来模拟电力系统的运行过程，并通过模拟结果评估电能质量问题和采取相应的改善措施。
在电能质量分析与改善中，系统仿真具有以下重要应用：一、故障分析与预防电力系统中的故障是影响电能质量的主要因素之一。
通过系统仿真，可以构建电力系统的故障模型，并模拟各种故障类型对电能质量的影响。
同时，系统仿真还能够预测潜在的故障风险，帮助制定相应的预防措施，从而减少故障对电能质量的不良影响。
二、电力负荷管理电力系统的负荷管理是保障电能供应质量的关键。
系统仿真可以模拟电力系统的负荷情况，包括瞬时负荷变化、峰值负荷等，预测电力需求的高峰期，并通过调整电力系统的运行参数和优化负荷分配来改善电能质量。
同时，系统仿真还能够评估不同负荷管理策略对电能质量的影响，为制定科学的负荷管理方案提供支持。
三、电力设备评估与选型电力设备的性能和品质对电能质量具有重要影响。
通过系统仿真，可以模拟不同类型的电力设备在电力系统中的运行情况，并评估其对电能质量的影响。
基于仿真结果，可以选择最佳的电力设备，并制定相应的设备选型方案，提高电能质量的可靠性和稳定性。
四、电能质量改善方案验证针对电力系统存在的质量问题，需要制定合理的改善方案。
系统仿真可以帮助验证不同改善方案的有效性和可行性。
通过构建电力系统的模拟环境，仿真各种改善措施在实际操作中的效果，并评估其对电能质量的改善程度。
这样可以实现电能质量改善方案的优化和精细化设计，提高改善方案的实施效果。
五、电力系统规划与设计系统仿真可以模拟电力系统的运行状态和电能质量问题，为电力系统的规划和设计提供科学依据。
电气化铁路及城市轨道电能质量问题及治理发表
7、受济南铁路局、北京铁路局委托，于2007年5月20日至6月15日，完成郭庄、泰山、湖东、木林、下庄牵引变电所电能质量测试
。
8、受昆明铁路局委托，于2007年6月15日至7月2日，完成昆明供电段辖管的金马村、昆明南、永丰营及昆明西四个牵引变电所电能
质量测试。
9、受成都供电段委托，于2007年8月1日至15日，使用2套BDC-5变电站瞬态电能质量监测仪，对金堂牵引变电所各级电压、电流进
。
16、受北京铁路局委托，于2007年10月27日至11月12日，完成京沪线长庄牵引变电所电能质量测试。 17、受成都供电段委托，于2007年11月21日至2008年2月28日，使用BDC－5变电站瞬态电能质量监测仪，对石板滩牵引变电所各级
电压、电流进行连续的波形监测，查找27.5kV避雷器异常动作原因。
李群湛
西南交通大学电气工程学 院教授、博导。
全国电磁兼容标准化技术
委员会委员、中国铁道学
会高级会员、四川省铁道
学会理事、《铁道学报》
编委等。
获奖情况
科研方向
铁道部有突出贡献的中青
电力系统分析、牵引供电 年专家；四川省学术与技
理论、电能质量与控制、 术带头人；詹天佑铁道科
系统可靠性技术等。
技成就奖获得者。
中国国际智能电网产业关键技术峰会 组委会
电气化铁路与城市轨道电能 质量问题及治理
刘炜 西南交通大学 电气工程学院
2015年5月
汇报提纲
一、西南交通大学铁道电气化课题组业绩 二、交直车到交直交车后，电能质量问题的转化 三、电铁电能质量问题治理方案 四、城市轨道电能质量问题 五、总结
一、西南交大铁道电气化课题组业绩
溪、彝良、昭通等七个牵引变电所电能质量测试。
电气化铁路电能质量的综合评估及治理
Ｃｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ Ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｎ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ Ｒａ ｉ ｌ ｗ ａ ｙ
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电气化铁路电能质量及其综合控制技术课件
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电气化铁路的应用场景
城市轨道交通
城市内部的地铁、轻轨等轨道交 通系统大多采用电气化铁路技术
。
干线铁路运输
连接城市与城市之间的干线铁路， 如高速铁路、客运专线等，也广泛 采用电气化铁路技术。
特殊场景应用
在某些特殊场景下，如矿区、港口 等，由于需要大量运输且对运输能 力要求高，也会采用电气化铁路技 术。
特点
电气化铁路具有高速度、大容量 、低能耗、少污染、安全可靠等 优点，是现代交通运输的重要形 式之一。
电气化铁路的发展历程
初期发展
当前现状
20世纪初，德国和美国开始研究电气 化铁路，初期主要应用于矿山运输。
目前，全球电气化铁路总里程不断增 加，技术不断更新换代，成为现代铁 路运输的主体。
快速发展
20世纪中叶，随着电力技术和牵引供 电技术的发展，电气化铁路开始广泛 应用于城市轨道交通和干线铁路运输 。
优化调整
根据效果评估结果，对改 善措施进行优化调整，以 提高实施效果和经济效益 。
05
综合控制技术在电气化铁路中的 应用案例
应用案例一：某电气化铁路的电能质量改善
总结词
通过采用先进的电能质量综合控制技术，有效改善了某电气化铁路的电能质量，提高了列车运行的安 全性和稳定性。
详细描述
该案例中，针对电气化铁路的电能质量问题，采用了有源滤波器和无功补偿装置等设备，对谐波和无 功功率进行了有效治理。同时，还通过优化牵引供电系统设计和运行管理等方式，进一步提升了电能 质量。
改善措施的实施流程
调研评估
对电气化铁路的电能质量现状进行调 研和评估，明确存在的主要问题及其 影响。
01
02
26421253_电气化铁路电能质量综合治理控制策略研究
电气传动2016年第46卷第6期电气化铁路电能质量综合治理控制策略研究周京华，杨征，李秋霈，章小卫（北方工业大学电气与控制工程学院，北京100144）摘要：链式静止同步补偿器（STATCOM ）是解决现有的电气化铁路电能质量问题的有效手段。
针对链式STATCOM 提出了一种多PR 调节器并联的多目标控制策略，可以自动补偿无功电流及部分低次谐波电流，同时，也可对链节悬浮电容电压的平衡进行有效控制，达到电气化铁路电能质量综合治理的目的。
最后，通过链式STATCOM 实验样机，验证了多目标控制策略的可行性及有效性。
关键词：链式静止同步补偿器；多目标控制策略；电能质量中图分类号：U482.1文献标识码：AControl Strategy Research on Electrified Railway Power Quality ’s Comprehensive Treatment ZHOU Jinghua ，YANG Zheng ，LI Qiupei ，ZHANG Xiaowei（Engineering and Control Engineering School ，North China University of Technology ，Beijing 100144，China ）Abstract:Chain static synchronous compensator （STATCOM ）is effective to solve the existing problem ofelectrified railway power quality.Put forward a more PR regulator parallel multi -objective control strategy for STATCOM.That could automatically compensate the reactive current and part of low harmonic current.At the same time ，it was also effective to control link suspended capacitor voltage to achieve the goal of electrified railway power quality comprehensive treatment.Finally ，the result of the chain STATCOM experiment prototype verifies the feasibility and effectiveness of the multi -objective control strategy.Key words:chain static synchronous compensator ；multi -objective control strategy ；power equality基金项目：北京市自然科学基金项目（3142008）作者简介：周京华（1974-），男，博士，教授，Email ：************.cnELECTRIC DRIVE 2016Vol.46No.6电气化铁路具有提高铁路运输能力、降低运输成本、保护生态环境等优点，但由于机车负载变化频繁，呈现出阻性、感性、容性、非线性等不同负载特性，使得电气化铁路供电系统受到很大的影响，形成的供电系统电能质量问题对电力系统的稳定运行和其他电力系统用户的正常用电造成了不可忽视的危害。
电气化铁路电能质量问题及其治理对策分析
电气化铁路电能质量问题及其治理对策分析作者：王蒸来源：《文化产业》2014年第08期摘要：电力铁路运输的规模不断扩大是交通运输业向前发展的趋势，但是在发展过程中铁路电能质量技术问题制约着它的前进步伐。
本文主要探讨了电气化铁路电能质量的常见问题，并针对相关问题的治理对策进行了研究。
关键词：电气化铁路；电能质量；问题；中图分类号：U224 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-08-00-01高效的铁路运输能力能促进我国国民经济的快速发展，随着现代化脚步不断加快，提高电气化铁路的技术水平势在必行。
综合治理铁路电能质量问题不仅利于电气化机车的安全快速运行，同时也能降低对资源的燃耗，实现资源的合理化配置。
目前我国铁路电气化率已达到32%，并且他们承担着全路50%的货运量，我国电气化铁路总路程也已达25000公里以上，位居世界第二。
据国家规划局统计，到2020年，我国的电气化铁路路程将会突破5万公里，届时电力铁路的路程会占据总路程的一半以上，并且承担的运输量达到85%以上[1]。
一、电气化铁路电能质量问题电力机车的运行加大了电网的负荷，因此会造成很多的质量问题，同时对电网系统的稳定也有损害，这些都给电网系统供电用户造成了严重的危害。
根据电气化铁路的特点分析可以得出影响电能质量的原因主要有电力机车的波动性和冲击性强、三相不平衡、以及谐波电流过高[2]。
（一）电力机车的波动性比较大的相关因素主要有铁路的符合状况、线路的情况、电力机车的类型以及机车行驶的速度，另外还会与机车的牵引重量和运行图。
上述因素运行状态的时间和空间分布不均匀都会使得牵引负荷力量的不平衡，这样的电力负荷的不平衡会给电力系统造成很大的破坏，同样在质量综合治理中难度也很大。
在我国，因为电力机车数量比较庞大，因此我国电气化铁路牵引变电站的容量也比较大，在设计时容量达到90M VA。
另外根据长远发展计划，针对高速专线的牵引变电站电容量规划达到140M VA，并且在很多电气化铁路的牵引变电站容量设计，都是根据完全超容量的情况制定的，所以在电力牵引变电站最高负荷值可以达到180—240M VA。
电能质量仿真评估报告
电能质量仿真评估报告电能质量（Power Quality）在电力系统中起着至关重要的作用，它直接关系到电力系统的稳定性、效率和可靠性。
为了评估电能质量在实际运行中的情况，我进行了一项电能质量仿真评估，并根据仿真结果撰写了以下报告。
首先，我选择了常见的电能质量问题，例如谐波、电压暂降和电压闪变，并将其加入到系统模型中。
接着，我使用仿真软件进行电能质量仿真评估。
在仿真过程中，我记录了几个关键指标，包括电流谐波含量、电压暂降率和电压闪变指数。
在仿真结果的分析中，我发现电流谐波含量超过了国家标准规定的限值。
这表明系统中存在谐波问题。
通过进一步的分析，我确定了谐波源，并采取了一系列的措施来减少谐波含量。
例如，我根据谐波的特性选择了合适的滤波器，并对系统中的电容器进行了调整。
另外，我还发现在系统中存在电压暂降问题。
通过仿真结果的分析，我发现电压暂降率超过了国家标准规定的限值。
为了解决这个问题，我加入了一个自动稳压器，并对系统中的负载进行了调整。
通过这些措施，我成功地解决了电压暂降问题。
此外，我还评估了系统中的电压闪变情况。
根据仿真结果，我计算出了电压闪变指数。
结果显示，系统中的电压闪变情况达到了国家标准规定的限值。
为了进一步改善系统的电能质量，我建议在系统中添加一个电压闪变补偿装置，以减少电压闪变对系统的影响。
综上所述，通过电能质量仿真评估，我对系统中的谐波、电压暂降和电压闪变等问题进行了评估，并提出了相应的解决方案。
通过采取适当的措施，我成功地改善了系统的电能质量。
这些结果对于确保电力系统的稳定运行和提高供电可靠性具有积极的意义。
在实际应用中，我建议继续进行电能质量的监控和评估，以保证系统的高品质供电。
电气化铁路电能质量综合治理与仿真
电气化铁路电能质量综合治理与仿真摘要：分析了现有牵引供电系统的特殊性及目前制式带来的三相负载不平衡和谐波的问题，对这些问题目前采取的措施及效果进行讨论。
对基于YN-vd接线变压器的同相供电系统进行了分析和仿真，仿真结果证实了系统结构和控制方法的正确性关键词：供电系统电气化治理仿真。
中图分类号;S782.13文献标识码;A伴随着电力牵引供电方式的不断改进和电力机车性能的提高，电气化铁路在铁路运输中占有了极其重要的地位。
面对我国电气化铁道建设高潮，迫切需要加强电气化铁道技术方面的研究。
牵引供电系统是牵引负荷的动力来源，其供电质量的优劣，会对电气化铁路运输产生影响。
而当前牵引供电系统存在的一些问题，如谐波、三相不平衡，降低了供电的效率与质量【1-3】。
因此，研究并解决这些问题，建立高效的牵引供电系统不仅必要而且很有意义。
1、牵引供电系统的特殊性铁道牵引供电系统由电气化铁道一次供电系统、牵引变电所、牵引网三大部分组成。
牵引供电系统处于三相的电力系统和电力机车之间，起到变压、变频、变相的作用，将电力系统的或三相电能转换为特定电压、频率、相数的电能，以满足电力机车的需要。
从牵引供电系统的位置可以看出，它既是电力系统的负载，又是电力机车的电源，由于它所处的地位决定了它的性能必须同时满足负载和电源的双重要求，即作为三相电力系统的负载，应表现出对称的、纯电阻的特性，也就是从电网吸取三相对称的、纯有功的电流，而且不向电网注入谐波，同时作为电力机车的电源，必须不断地向负载提供满足特定指标的电能，包括负载的有功功率和无功功率，并吸收负载可能产生的谐波【4】。
2、牵引供电系统存在的问题及采取的措施尽管工频单相牵引供电系统具有很多优点，但是仍然面对着谐波和负序电流等问题。
①谐波电力机车是一个随机变化的感性负载，其基波电流滞后电压一定的角度，由于变压器、牵引电机等设备的非线性，以及电力电子器件的非线性调节作用，使得机车的电流中包含了大量的谐波成分，这些谐波成分在三相供电系统中的分布是不对称的。
电气化铁路及城市轨道电能质量问题及治理发表28页
7、受济南铁路局、北京铁路局委托，于2007年5月20日至6月15日，完成郭庄、泰山、湖东、木林、下庄牵引变电所电能质量测试
。
8、受昆明铁路局委托，于2007年6月15日至7月2日，完成昆明供电段辖管的金马村、昆明南、永丰营及昆明西四个牵引变电所电能
质量测试。
9、受成都供电段委托，于2007年8月1日至15日，使用2套BDC-5变电站瞬态电能质量监测仪，对金堂牵引变电所各级电压、电流进
。
16、受北京铁路局委托，于2007年10月27日至11月12日，完成京沪线长庄牵引变电所电能质量测试。 17、受成都供电段委托，于2007年11月21日至2008年2月28日，使用BDC－5变电站瞬态电能质量监测仪，对石板滩牵引变电所各级
电压、电流进行连续的波形监测，查找27.5kV避雷器异常动作原因。
中国国际智能电网产业关键技术峰会 组委会
电气化铁路与城市轨道电能 质量问题及治理
刘炜 西南交通大学 电气工程学院
2015年5月
汇报提纲
一、西南交通大学铁道电气化课题组业绩 二、交直车到交直交车后，电能质量问题的转化 三、电铁电能质量问题治理方案 四、城市轨道电能质量问题 五、总结
一、西南交大铁道电气化课题组业绩
郁山等4个牵引变电所电能质量测试。
46、2011年9月25日至2011年10月10日，完成京沪高铁北京－德州段李营、魏善庄、豆张庄、华苑、唐官屯、沧州、东光、德州等8个
牵引变电所电能质量测试。
47、2011年10月20日至2011年12月30日，受沈阳铁路局机务处委托，完成绥中、四平、立山、锦州、双羊等牵引变电所电能质量测试
告。
59、2013年9月15日至29日，成都地铁公司委托，完成升仙湖等4座牵引变电所的电能质量测试与评估。 60、2013年9月29日至11月10日，受成都供电段委托，就成达铁路HXD1型电力机车引发的谐波问题，展开调研，完成大英、积金牵引
电气化铁路供电系统的动态仿真与评估
电气化铁路供电系统的动态仿真与评估随着科学技术的飞速发展，电气化铁路在现代化交通中扮演了越来越重要的角色。
而电气化铁路供电系统对于铁路的正常运转和安全是至关重要的。
然而，如何保证电气化铁路供电系统的正常运行，并在发生故障时及时检修，已经成为了铁路工程师们所关注的重要问题。
专家指出，动态仿真与评估技术将有效提高电气化铁路供电系统的安全性、可靠性和稳定性。
电气化铁路供电系统动态仿真的基本原则是，建立电气化铁路供电系统的数学模型，对该模型进行分析和计算，以获取该系统在各种运行条件下的性能指标，并根据计算结果进行相应的优化设计。
动态仿真可以分为稳态仿真和暂态仿真两种。
稳态仿真主要是针对该系统的供电功率、负载调节等指标进行评估，而暂态仿真则主要是分析系统的动态响应特性，如系统的过电压、过电流等。
尽管电气化铁路供电系统动态仿真技术的研究已经取得了重大进展，但该技术仍存在一些问题。
例如，模型参数设置不合理、计算方法不精确、仿真结果不准确等。
在实际应用中，在牢记 electromechanical transients program（EMTP）作为动态仿真的主要工具之后，还需考虑到该系统的实际情况和实时数据更新问题，因此需要更加精细的模型以及更准确的仿真结果。
针对这一问题，一些工程师和科学家们提出了一种全新的电气化铁路供电系统应用程序。
该程序基于电气化铁路供电系统的物理特性和动态行为，通过计算机程序将其数学模型与整个电气化铁路系统进行密切联系，进而提供更加准确和精细的仿真结果。
该方法可以有效的解决上述问题，从而提升电气化铁路供电系统仿真技术的稳定性和准确性。
除此之外，基于仿真结果进行评估也是电气化铁路供电系统动态仿真技术的重要应用方向之一。
通过仿真计算并对输电线路、变电站、牵引变压器、接触网和列车等关键节点进行评估，可以分析和评估电气化铁路供电系统的工作状态、性能状况、故障特性、安全性能等，及时发现并解决问题，以保证该系统的正常运转。
电气化铁道电能质量综合治理系统
电气化铁道电能质量综合治理系统摘要：针对目前电气化铁道AT或直供系统中普遍存在的负序、谐波和功率因数低等电能质量问题，提出了一种基于YN_接线平衡变压器的电气化铁道电能质量综合治理系统.该系统充分挖掘了YN_型牵引变压器二次侧可带三相系统的潜能，在无需降压变压器的情况下，实现了三相全桥型有源功率调节系统和主牵引变压器的融合.给出了该系统的构成方式，分析了该系统补偿负序、谐波和无功的基本原理，提出了电流检测和控制方法.根据实际变电站参数和实测牵引负荷数据建立了该系统的仿真模型.仿真结果表明所提系统具有良好的负序、谐波和无功补偿性能.关键词：负序,谐波,平衡变压器,电气化铁道,电能质量治理铁路运输是国民经济的大动脉，其快速发展将给经济的增长带来强劲动力和可靠保障.随着电气化铁道的建设朝着重载货运和高速客运方向发展，牵引机车的功率不断增大，列车追踪间隔进一步减小，电气化铁道所引起的电能质量问题发生了一些变化.对于韶山型机车和动车组混跑的线路，其负序、谐波和功率因数低仍然是比较严重的问题，而对于高铁专线，其主要问题是负序问题.这些问题给牵引供电系统的进一步发展带来挑战，引起了国内外学者的广泛关注[1-3].考虑到成本因素，牵引变电所高压侧三相进线采用相序轮换技术是抑制负序最传统的方法[4].但牵引网一旦建成相序无法再变更，缺乏灵活性是其主要缺点. 另一种方法是采用平衡变压器.平衡变压器是一种在电气化铁道牵引供电系统中广泛使用的特种变压器，它主要将三相制公共电力系统转变成两相制牵引供电系统，能完全消除一次侧的零序电流，并具有一定的负序抑制能力，但该能力受到牵引负荷波动影响较大，负荷越不平衡其抑制负序的能力越差，故难以完全消除负序对电力系统的影响.对于谐波和无功，则采用LC无源滤波器，兼做无功补偿.针对上述无源治理方法的缺点，多种有源治理方法弥补了无源治理方法的不足.在众多有源治理方法中，铁路功率调节器(railway power conditioner，RPC)[5-7]无疑是其中最成功的.它通过对两相基波有功负荷进行重新分配，并独立补偿各相的谐波和无功，能成功实现牵引变电站的负序、谐波和无功的综合治理，并被部分牵引变电所采用、投入运行[8-9].但该系统由于采用了背靠背单相全桥型逆变器拓扑结构，其逆变器最高输出电压等于其直流侧电压，且共需8组功率器件，其直流电压利用率有进一步提高的空间，功率器件的数目也可进一步减少.另一些背靠背结构的有源和无源混合型铁路功率调节系统[10]也存在类似的问题.鉴于此，2004年，Sun等[11]提出了有源电能质量补偿器(active power quality compensator，APQC)系统，该系统成功将三相全桥型有源系统应用在电气化铁道的电能质量综合治理中，减少了功率器件的使用，同时也提高了直流电压的利用率，但是该系统需要一台结构复杂的SCOTT 变压器将主变和有源系统进行匹配，这将大大增加系统的投资成本，同时也降低了整个系统的可靠性. 为弥补上述各系统存在的不足，本文提出了一种基于YN_接线平衡变压器[12]的电气化铁道负序和谐波综合治理系统. 该系统充分利用了YN_平衡变压器三相变三相的潜能.由于从YN_二次侧a，c，b三抽头引出的电力系统三相对称，故整个系统中三相全桥型有源系统可直接与主变进行连接.与APQC相比，整个有源部分的电压等级可以调节.由于省掉了降压耦合变压器，其投资将有较大降低，可靠性也将得到提高.此外，由于YN_二次侧两相系统完全独立，适用于电气化铁道的AT或直接供电方式.且两相可以做不等容设计，对于两相负载容量长期不同的牵引供电所来说，可以大大降低牵引变电站的运营成本.1系统构成方式基于YN_接线平衡变压器的电气化铁道负序和谐波综合治理系统如图1所示.该系统由一台YN_平衡变压器和三相全桥有源功率调节系统组成，其中变压器可作为牵引变电站的主牵引变压器，既可以联接铁道的两相负载，也可以用于牵引变电站内部三相电源的供电.其中三相全桥有源功率调节系统作为治理整个牵引变电站负序、谐波和无功的综合治理装置.主变压器的三相负载端的电压等级可以灵活进行设置，既可以满足三相负载端的要求，也可以达到降低有源系统部分电压等级的要求，从而达到经济性和可靠性的平衡.2系统补偿原理2.1YN_平衡变压器基本结构YN_平衡变压器是一种基于国内外各种平衡变压器而提出来的新型的平衡变压器，此种变压器的综合材料利用率达到90.2%，既可以同时接两相负载又可以同时接三相负载，两相负载还可以做不等容量设计，在整个变压器的设计中需要满足如下绕组关系：WA/Wa1=Wc/Wc1=K1，WA/Wa2=Wc/Wc2=K2，WB/Wb1=K2/2，WA/Wa3=WB/Wb2=Wc/Wc3=K3.(1)其中有3/K2+1/(3K3)=1/K1.该型变压器满足绕组关系的同时要满足低压侧三角形回路等值阻抗值相等.且两相短路时，从高压侧观测的三相等值阻抗值相等，即满足：Za3=Zc3=Zb2.(2)2.2负序、谐波和无功补偿原理当变压器只接有两相机车负载时，一次侧电流和二次侧电流之间的关系为：利用基尔霍夫电流定律(KCL)和磁势平衡原理可得电流关系式为：若利用此变压器作为牵引供电所变压器，对于两相负载侧接入负载，三相负载侧接入三相全桥功率调节装置，利用叠加定理，得对两相负载侧的电流可以分解为基波有功分量和谐波无功分量，可以表示为：式中：p，p为基波有功分量;*，*分别为基波无功分量和谐波分量之和.相量图如图3所示.则一次侧电流中只含有基波的有功分量，一次侧电流中的谐波和无功分量被完全消除.此时一次侧电流满足：只需调节三相负载端电流的大小便可以消除一次侧的负序、谐波和无功分量，从而达到治理电气化铁道负序和谐波问题.3综合控制系统3.1检测部分对于两相供电臂电压相位相差90的谐波、无功和负序电流的检测方法，本文采用文献[13-14]中的检测方法.该方法可以在电压波形畸变的情况下检测到电流中的谐波、无功和负序电流的分量，并将直流侧电容电压的控制输出叠加到检测环节中.当直流侧电容电压没有稳定时，整个有源系统工作于整流状态，对电容进行充电，当直流侧电压稳定时，系统工作于逆变状态.其电流检测原理如图4所示.，相负载电流的傅里叶分解表达式为：式中：Ip，Ip为基波的有功分量;Iq，Iq为基波的无功分量;k=2ik，k=2i k为谐波分量.将式(13)中i(t)，i(t)分别乘以电压相位的同步值sint，cost，再将i(t)sint，i(t)cost 相加，经过低通滤波器之后可以得到，相基波电流的平均值：G=(Ip+Ip). (14)再将G分别与sint，cost相乘，即可得到，相电流的理想平衡值.此理想值不含有谐波分量和无功分量，并且有效值大小相同，将实际电流值与理想电流值相减，便可以得到所需补偿的电流值i*(t)和i*(t)：i*=i(t)-(Ip+Ip)sin t，i*=i(t)-(Ip+Ip)cos t.(15)3.2控制部分根据图1给出的系统拓扑结构，并运用基于瞬时无功功率的检测方法来进行谐波、负序和无功电流的检测，并采取动态响应速度快、鲁棒性好的滞环控制进行整个系统的控制.控制框图如图5所示.4仿真验证结合某一实际采用YN_接线平衡变压器的牵引供电站的系统参数，本文利用Matlab/simulink仿真软件搭建了该系统的仿真模型.两相负载侧输出电压等级为27.5 kV，三相负载侧输出电压等级为10 kV，负载选用一组实测的负载数据，实测所选用的测量仪器为日置3198电能质量分析仪.两相负载分别选用重载机车和轻载机车，具体数据如表1所示.表2为系统仿真参数.由表1可知，相负载机车少，相负载机车多，整个两相负载功率相差大，主要用于模拟负序电流较为严重的工况.仿真模型在0.1 s时投入三相全桥功率调节器，并在0.6 s切除相负载.以此来验证整个系统在定负荷及负载波动条件下系统的动态性能.图6为负载实测波形和仿真波形对比图.图6(a)的上图为实测电压波形，下图为实测电流波形.图6(b)和(c)分别为仿真的电压和电流波形.由图6可知，仿真波形与实测波形较为吻合.图7为仿真波形对比图. 图7(a)给出了牵引变压器一次侧的电流波形，0.1 s前后的电流波形充分说明了，采用三相全桥功率调节器前后，三相负载电流基本对称，一次电流畸变率由7.9%，3.0%，9.3%分别下降为2.0%，1.9%，1.9%.图7(b)给出了系统采用三相全桥功率调节器前后的电流不平衡情况，不平衡度由0.63下降为0.01，结果表明电流不平衡度得到有效改善.图7(c)给出了一次侧三相的功率因数，一次侧A，B，C三相的功率因数分别0.97，0.89，0.43提升接近为1.图7(d)给出了系统运行过程中直流侧电压的变化情况，结果说明该系统具有良好的动态性能.5结论本文针对基于YN_平衡变压器的电气化铁道牵引变电站，提出了一种采用三相全桥功率调节器的电气化铁道电能质量综合治理系统，分析了该系统的构成及综合补偿原理，详细分析了电流检测及控制算法，并结合某牵引变电站实测负荷数据，对整个系统进行了仿真分析，仿真结果表明该系统能有效抑制牵引变电站一次侧的负序和谐波电流，提高其受电端功率因数.本系统充分挖掘了YN_平衡变压器和三相全桥型功率调节器的潜能，利用YN_平衡变压器二次侧三相系统的对称性实现了三相全桥型变流器与主牵引变压器的结合，并成功对牵引变电站的负序、谐波和无功进行了综合治理.由于该系统的三相全桥功率调节器的端电压可以在设计变压器的时候调节，而主变的阻抗匹配条件又较我国广泛使用的阻抗匹配平衡变压器[15]匹配条件更加具有灵活性，且在获得更高的直流侧电压功利用率的前提下，功率器件的数量也较少，因此，该系统在获得相同治理效果的条件将更具成本优势，运行可靠性高，是一种具有较高综合性能的电气化铁道负序与谐波综合治理系统，工程应用前景广阔.。
浅谈电气化铁路电能质量治理方案
浅谈电气化铁路电能质量治理方案摘要：牵引负荷具有随机波动、单相独立和不对称的特点。
电气化铁路的电能质量问题主要包括无功、谐波、负序、电压波动与闪变。
本文将某地区电气化铁路电能质量实测数据结合该地区电气化铁路的现状和发展，进行统计分析电气化铁路牵引负荷对该地区电网电能质量的影响情况，并给出切实可行的治理方案建议。
关键词：电气化铁路；电能质量中图分类号： TM712 文献标识码：A0引言近几年，随着电气化铁路建设速度持续加快，电气化铁路机车逐渐成为了电力系统中主要的大型谐波源之一。
电力机车是单相负荷，可能引起负序问题；机车从接触网得电后经过整流装置给电机供电，是牵引供电系统中主要谐波来源；同时，电气化铁路负荷还具有阶跃性和沿线分布广负荷跨度大的特点，随着机车运行工况的不同，电力机车取流波动较大[1-3]。
牵引供电系统的谐波直接注入高压电力系统，单相交流工频牵引制式引入的负序电流，供电电压偏差等都是电流电气化铁道电能质量存在的问题。
本文对某地区内多条电气化铁路电能质量监测点对电气化铁路电能质量问题进行了数据实测和统计分析。
1某地区电气化铁路情况该地区经济发展稍滞后，线路多以普速铁路为主，牵引变电所电源引接点的短路容量较小，区域内线路交直型机车为主，有少量交直交型电力机车。
牵引变电所内装有并联电容无功补偿装置。
2电能质量标准简介（1）供电电压偏差供电电压为供电企业与用户产权分界处的电压或由供用电协议所约定的电能计量点的电压，其中的基本条款为：35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过额定电压的10%。
如供电电压上下偏差同号（均为正或负）时，按较大的偏差绝对值为衡量依据[4]。
（2）谐波标准1）谐波电压限值公共连接点的谐波电压应同时满足：a.电压总谐波畸变率THDU测量值的95%概率大值不得超过2.0%；b.奇次和偶次谐波电压含有率HRUh测量值的95%概率大值分别不得超过1.6%和0.8%[5]。
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电气化铁路电能质量综合治理与仿真
伴随着电力牵引供电方式的不断改进和电力机车性能的提高，电气化铁路在铁路运输中占有了极其重要的地位。
面对我国电气化铁道建设高潮，迫切需要加强电气化铁道技术方面的研究。
牵引供电系统是牵引负荷的动力来源，其供电质量的优劣，会对电气化铁路运输产生影响。
而当前牵引供电系统存在的一些问题，如谐波、三相不平衡，降低了供电的效率与质量【1-3 】。
因此，研究并解决这些问题，建立高效的牵引供电系统不仅必要
而且很有意义。
1、牵引供电系统的特殊性铁道牵引供电系统由电气化铁道一次供电系统、牵引变电所、牵引网三大部分组成。
牵引供电系统处于三相的电力系统和电力机车之间，起到变压、变频、变相的作用，将电力系统的或三相电能转换为特定电压、频率、相数的电能，以满足电力机车的需要。
从牵引供电系统的位置可以看出，它既是电力系统的负载，又是电力机车的电源，由于它所处的地位决定了它的性能必须同时满足负载和电源的双重要求，即作为三相电力系统的负载，应表现出对称的、纯电阻的特性，也就是从电网吸取三相对称的、纯有功的电流，而且不向电网注入谐波，同时作为电力机车的电源，必须不断地向负载提供满足特定指标的电能，包括负载的有功功率和无功功率，并吸收负载可能产生的谐波【4】。
2、牵引供电系统存在的问题及采取的措施尽管工频单相牵引供电系统具有很多优点，但是仍然面对着谐波和负序电流等问题。
①谐波
电力机车是一个随机变化的感性负载，其基波电流滞后电压一定的角度，由于变压器、牵引电机等设备的非线性，以及电力电子器件的非线性调节作用，使得机车的电流中包含了大量的谐波成分，这些谐波成分在三相供电系统中的分布是不对称的。
由于牵引负载的功率大、空间和时间分布随机性强、三相不对称，牵引供电系统是电力系统中一个主要的无功源和谐波源。
电力系统产生的谐波与其它整流负荷产生的谐波一样，对电力网及用户带来影响。
②负序电流单相牵引负载对三相供电系统的影响与变电所的联接形式有关，牵引变电所采用这三种基本接线方式时，都会在三相电力系统产生负序电流。
对于负序电流的影响，为了使系统不平衡程度限制在规定标准以内，主要采取的措施有：采用高电压大容量电源供电、采用三相一两相平衡牵引变压器、利用相序轮换技术实现牵引供电系统公共接入点的三相平衡、同相供电等。
结合以上措施，本文对YN-VD接线平衡变压器的新型同相供电系统进行分析仿真。
3、基于YN-VD接线平衡变压器的同相供电系统分析及仿真
①系统的总体结构及性能要求
图1 所示，图中SS1, SS2 和SS3 为同相供电牵引变电所，它由主变压器和平衡变换装置（即）组成; 平衡变换装置可采用无源网络（电感、电容）构成，也可以由有源滤波器构成，其作用是消除系统不平衡，滤除谐波并补偿无功；SP1和SP2为分段断路器，并根据需要断开或闭合分段断路器，实现单边或多边或贯通式供电。
图1 同相供电系统结构示意图
BCD（Balance Converting Device ）表示平衡变换装置。
当各牵引变电所都能满足三相负载的平衡条件，且输出的电压同相位时，就可以实现同相供电的牵引供电系统。
同相供电系统与既有供电系统在结构上的主要区别是；将现有牵引变电所的2 个供电臂合并，取消分相绝缘器；每个变电所输入侧的接线方式相同，输出侧只有一个绕组连接到供电臂上，使各个变电所输出相位相同的电压。
为了防止电力系统经多个变电所及牵引网构成环路，不同变电所之间采用分段绝缘器隔开。
由于分段绝缘器两边的电压相位基本相同，所以机车不必采取任何措施就可以直接通过，不会对机车及牵引网造成不利的影响，几乎不会造成机车功率的损失及车速的降低，因而能满足安全、高速、重载的牵引发展要求。
从电力系统的角度考虑，各个变电所除了要满足三相负载平衡的要求外，其取用的电流应该是纯基波有功电流，即机车的无功功率和谐波电流应该在变电所内完全补偿。
对平衡变压器的工作过程作进一步的分析发现，当副边两端口仅输出相同的基波电流，且与各自的输出电压同相位时，变压器原边电流不仅是对称的，而且是纯基波有功电流。
因此，为实现同相供电，并满足电力系统的负载要求，在变电所内必须安装BCD是变压器副边两端口仅输出与各自电压同相位的、幅值相同的基波电流。
当BCD按此要求工作时，在电力系统与牵引供电系统的任一接入点处，都只相当于接入了一个三相对称的纯电阻网络。
这一供电系统的性能，无论对电力系统，还是对电力机车，都将是理想的【5-6】。
②平衡变化装置的结构及控制原理
图2为同相供电系统采用的BCD结构图。
它由2个单相的四象限变流器组成，2 个变流器“的背靠背”地连接在一起，共用同一个直流环节，以实现有功能量的传递。
采用2个背靠背单相变流器的系统，变电所内平衡器结构简单，只需2台单相变流器即可实现对系统的平衡补偿及无功和谐波的补偿，单相变流器易控制、容易实现、平衡效果好，变电所接线简单、安装维修方便【7-9 】。
图2 平衡变换装置结构图
③为了验证此系统的正确性，用Matlab/Simulink 中的电力系统仿真元件库建立仿真模型。
仿真采用的电力系统电压等级为110kV，正馈线与
接触网之间电压为55kV。
电力机车牵引电压和
电流如下式所示：
设定负载的功率因数为0.866 （滞后），3 次、5 次谐波的
含量依次为20% 12%平衡变换装置中交流侧电感L=0.6mH,直流侧电压给定位6kV，平衡器中变压器变化K=55/2.5=22，控制电路中，内为滞环比较器的滞环宽度分别给定为8A和12A。
图
为平衡器投入后的电力系统三相电流。
平衡变换后的电力系统三相电流为对称的纯正弦基波波形与高频调制波形叠加，不含无功电流，是与电压相位相同的纯正弦波【10】
图为平衡器投入后变压器副边绕组电流，副边绕组只存在两相电流，相位相差120度，满足变压器原边平衡条件。
图8 为平衡器实际输出波形，其中一个单相变流器因为要补偿负载
基波无功和谐波电流，因此波形不是正弦波；另一个单相变流器是要满足
三相平衡，因此输出的波形是纯正弦波。
4、结论
①分析了现有牵引供电系统的特殊性，及目前制式带来的三相负载不平衡、无功和谐波的问题，对这些问题目前采取的措施及效果进行讨论，指出了这些措施的不足，提出了设计综合解决负载不平衡、无功和谐波问题的平衡供电装置的设想。
②分析了基于有源滤波器的平衡变换装置，与YN-VD接线变
压器配合，可是实现铁道单相牵引负载到三相电力系统的平衡变换，并能实现同相供电的牵引供电系统。
这不仅可以改善电力系统的运行条件，充分
利用系统的容量，而且可以满足电气化铁道
安全、高速、重载的牵引要求，降低铁路运营成本。