刘颖熙[1]2017年在《城市轨道交通杂散电流动态分布及泄漏监测研究》文中研究说明目前,中国是世界上城市轨道交通发展最快的国家,其城市轨道交通建设项目在以每年翻番的数量增长。稳定可靠的直流牵引回流系统是城市轨道交通系统安全稳定运行的基础保障。构建参数考虑更全面、结构更完善的回流系统模型,分析杂散电流和钢轨电位的动态分布规律,研究大范围内回流系统杂散电流泄漏量的计算方法,对于城市轨道交通系统具有十分重要的意义。本文围绕城市轨道交通杂散电流引起的相关问题,阐述了直流牵引供电系统及其回流系统的组成结构与供电方式,分析了回流系统杂散电流产生的原因及其对埋地金属结构的腐蚀机理。根据叁种经典牵引策略思想,建立了相应的列车牵引运行模型,通过9)层回流系统结构等效,以基于9)层回流系统结构的杂散电流静态分布模型为基础,通过牵引供电计算,结合列车牵引运行模型,构建了不同牵引策略下的回流系统杂散电流动态分布模型。通过对杂散电流动态分布模型的仿真分析,总结了列车采用不同牵引策略运行时回流系统杂散电流和钢轨电位的动态分布规律,并根据总结的分布规律,从回流系统杂散电流防治和列车牵引运行两个角度,分别强调了降低回流系统杂散电流腐蚀危害性应采取的措施。根据基于n层回流系统结构的杂散电流静态模型,推导出了适用于不同层数回流系统的杂散电流与钢轨电位关系表达式。在此基础上,本文提出了一种大范围回流系统杂散电流泄漏量计算方法,其计算范围从传统的局部区域扩大为列车运行区间。借助基于叁种经典牵引策略的列车牵引运行模型,对不同牵引策略下区间回流系统杂散电流泄漏量进行仿真分析,验证了区间杂散电流泄漏量作为回流系统杂散电流腐蚀危险性评价依据的有效性。通过现场测试,验证了所提出的杂散电流计算方法是合理有效的。基于提出的杂散电流泄漏量计算方法,依托现有城市轨道交通系统技术条件和设备配置水平,给出了静态参数的测试方法和动态参数的获取途径,构建了城市轨道交通杂散电流泄漏量监测系统方案。
穆璇[2]2004年在《地铁杂散电流动态仿真系统设计与实现》文中认为“地铁杂散电流动态仿真系统”利用计算机仿真技术，真实模拟地铁供电系统的实际运行状态，直观、形象地来显示供电系统在各种运行条件下杂散电流的大小以及影响，从而为安全、经济、合理地设计杂散电流监测防治提供一个有力的工具。 研究的目的是开发出地铁杂散电流监测动态仿真软件，能动态模拟地铁在各运行条件下杂散电流的漏泄状况，并具有友好的人机交互界面特点。 系统研究的重点难点： (1)地铁牵引供电及杂散电流监测动态仿真模型的设计：不仅要解决本课题地铁杂散电流监测防护问题，更是后续软件开发的基础，所以这部分是研究的重中之重，也是难点之一。 (2)地铁牵引供电及杂散电流监测防护模型的设计：由于地铁运行系统的复杂性，如何模拟出与实际贴近的仿真系统，真正做到能成为提高地铁杂散电流防治水平的辅助设计工具。 (3)动态仿真软件的开发：是课题研究成果的重要表现形式，Matlab和Java之间的整合开发是难点。
杨迪[3]2013年在《城市轨道交通杂散电流实验系统设计与仿真》文中认为城市轨道交通因其便利、不占城市地面空间、改善城市公共交通状况等特点成为了经济发展和改善人民生活条件不可分割的部分。它采用直流牵引供电的方式,将牵引变电所供给接触网的直流电,通过受电弓送给机车,电流再由走行轨回到变电所负母排。但由于走行轨与大地之间不能绝对的绝缘,这一过程会导致有一部分电流泄漏到大地,形成杂散电流,继而造成沿线走行轨以及附近金属结构遭受电化学腐蚀,导致钢筋混凝土结构强度降低,设备使用寿命减小,威胁运营安全,造成巨大的经济损失。鉴于杂散电流造成的严重危害,对杂散电流的研究就有着重大的意义。本文将以此为背景,构建杂散电流实验系统,并展开对杂散电流在实验室条件下的研究。本论文主要从下面的几个方面展开陈述：1、为了探讨杂散电流对周边金属结构造成的腐蚀危害,本文首先分析了金属电化学腐蚀原理,并根据该原理探讨了杂散电流腐蚀机理、腐蚀速率以及其评判依据。同时结合当前国内外地铁的运营情况,总结了杂散电流产生的危害。2、搭建杂散电流实验系统的模型,分别从单边和双边两种供电方式下讨论“走行轨-大地”、“走行轨-埋地金属结构-大地”、“走行轨-排流网-埋地金属结构-大地”共计6种模型的杂散电流分布情况,推导出6种模型下走行轨相对大地电位差、走行轨回流电流以及泄漏到大地的杂散电流的计算模型,并通过仿真波形比较得出在单、双边供电方式下其波形曲线基本相同。作为以介绍杂散电流系统为目的而构建的实验系统,可以选择较为简单的模型。同时根据计算模型分析影响杂散电流分布的因素,为进行杂散电流腐蚀防护提供理论依据。3、搭建了基于MATLAB图形用户界面的杂散电流实验平台和杂散电流投影教学平台。通过投影教学平台演示杂散电流实验系统理论教学依据。此外,通过构建的两个平台,以“走行轨-大地”模型为例,实现杂散电流分布波形及杂散电流防护措施的演示,并通过投影教学平台演示实践中进行杂散电流防护的举措。
李健华[4]2016年在《地铁杂散电流动态概率分布及其腐蚀防护的研究》文中指出城市轨道交通以其高效便捷、安全舒适、大运量、高速准时、受自然环境影响小等优点,已经成为各大城市解决交通拥堵问题的首选。目前我国正迎来城市轨道交通建设的黄金期,构建合理的杂散电流分布模型、分析杂散电流的分布规律及影响因素、对杂散电流实施监测、采取切实有效的措施减小杂散电流的腐蚀和泄露,是城轨交通系统建设运营过程中需要解决的重要课题,对我国城轨交通事业的健康发展也具有重要意义。本文在地铁杂散电流静态分布模型的基础上,通过地铁牵引计算模拟了地铁列车的动态运行过程,并以此建立了地铁杂散电流动态分布模型,通过仿真分析了列车运行工况对杂散电流分布的影响。结果表明：列车运行工况对钢轨对地电位及杂散电流的分布影响明显,当列车牵引加速或减速制动运行时,钢轨对地电位及杂散电流的取值更大,分布更加不均,波动更加剧烈。借鉴电力系统中的概率潮流计算,根据地铁列车牵引计算及地铁杂散电流动态分布模型,建立了地铁杂散电流的动态概率分布模型,通过仿真分析了地铁钢轨对地电位及杂散电流的概率分布特性。分析表明：钢轨对地电位和杂散电流的概率分布均不是正态分布,其概率密度函数呈单峰凸型,且取值在均值附近时的概率最大。单列车运行时,钢轨对地电位的概率分布对称,而杂散电流的概率分布右偏；多列车同时运行时,钢轨对地电位和杂散电流的概率分布近似对称。通过杂散电流的概率分布分析能够综合地分析钢轨对地电位和杂散电流的概率统计特征,这些信息对于地铁系统的安全稳定运行具有重要参考价值。最后对杂散电流的腐蚀原理、腐蚀防护措施及监测系统做了的分析和总结,着重分析了目前地铁系统的防护措施、地下设施自身的防护措施及杂散电流腐蚀的参数检测。
龚孟荣[5]2013年在《地铁供电系统设计及仿真研究》文中进行了进一步梳理随着国民经济的迅速发展和城市交通线路数量的增长,地铁在我国正得到广泛的应用。目前我国正处于城市轨道交通发展的黄金时期,许多大中型城市正在进行城市轨道交通的建设,对城市轨道交通供电系统设计及仿真的研究也日趋成熟。论文在借鉴前人研究成果的基础上,对城市轨道交通供电系统方案设计和仿真进行研究,并完成无锡地铁一号线供电方案设计及供电仿真计算实例。地铁供电系统设计部分：从主变电站设置、中压供电网设置、牵引供电系统、杂散电流防护、继电保护等方面研究供电方案,并结合无锡地铁1号线工程提出切实可行的供电系统设计方案。城市轨道交通仿真部分包括：行车仿真和供电仿真。本论文结合无锡地铁一号线工程实例,在研究行车仿真理论和机车参数的基础上,建立线路模型,利用Open Track软件进行行车仿真。又通过Open Power Net软件进行供电仿真,构建等效电气网络结构模型,得到牵引供电仿真主要参数。
刘炜[6]2009年在《城市轨道交通列车运行过程优化及牵引供电系统动态仿真》文中认为随着社会经济的快速发展,城市轨道交通作为交通运输行业的一大组成部分,也得到了飞速发展。目前我国多个大中型城市均在进行城市轨道交通项目的建设,未来数年将是城市轨道交通发展的黄金时期。论文在借鉴前人研究成果的基础上,就城市轨道列车运行过程优化和牵引供电计算展开深入研究。列车运行过程优化提供单一列车在线路上运行时的优化操纵策略,并给出列车位置、取流、功率等随时间的变化关系。牵引供电计算模拟多列车在线路上运行时的牵引网网压、整流变电所负荷过程等。列车运行过程优化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。牵引供电计算是城市轨道交通牵引供电系统设计的重要依据。列车运行过程仿真为牵引供电计算提供基础数据；牵引供电计算的结果可检验行车计划是否合理。列车运行过程模拟与牵引供电计算可模拟城市轨道交通的实际运行过程,在电气化设计阶段,进行这种仿真可根据供电设施的设计情况确定线路通过能力,或根据仿真结果对牵引供电系统进行寻优设计。论文的研究内容主要包括以下几个方面：1.通过建立定时约束条件下的最小能量控制模型,采用Pontryagain极小值原理推导了城市轨道列车节能操纵策略的组成。提出了一种变长实矩阵编码的多种群遗传算法进行列车节能运行优化：采用多质点的列车牵引仿真器模拟列车运行；对列车运行控制序列采用变长实数矩阵编码；引入基于退火选择的变长算子以增强算法的全局搜索能力；适应值共享保持种群的多样性；多种群并行寻优提高收敛速度,增强寻优过程的稳定性。2.针对城市轨道直流牵引供电系统仿真,将交流系统侧等效至整流机组内阻后,采用由接触网、钢轨、杂散电流收集网和大地组成的四层网络模型,将全线直流牵引网模拟成一个完整的动态网络。整流机组采用多段折线的外特性模型,该模型将整流机组正常运行、制动电阻投入、牵引网短路时的外特性统一,通过迭代试算的方法确定其工作区间,可较准确的仿真直流牵引供电系统接触网、钢轨、杂散电流收集网电位,泄漏电流以及变电所负荷曲线等。3.城市轨道牵引供电计算一般将交流系统等效至直流侧进行计算或者交直流侧分开迭代,简化了交直流系统的内在联系,在一定程度上影响计算的精度。论文探讨了一种基于整流机组模型的城轨牵引供电系统交直流统一的牵引供电计算方法,并采用改进的牛顿-拉夫逊法和高斯-赛德尔法求解,利用一10节点直流牵引供电系统进行了验证。4.列车运行过程存在一定的随机性,牵引供电网络中潮流分布具有随机不确定性。论文提出一种基于蒙特卡洛模拟的城轨牵引供电系统概率潮流计算方法。该方法通过列车运行的时间-位置曲线构建列车位置的概率分布,根据行车组织建立列车发车间隔的概率分布,应用蒙特卡洛仿真,随机抽样确定多列车在线路上的位置和功率分布,通过牵引供电计算,获得城轨牵引供电系统节点电压和功率的概率分布函数。采用该方法可为城轨牵引供电系统的设计和运营提供综合地指导和评价。5.在列车运行优化及牵引供电计算研究的基础上,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为开发工具加以实现。该系统已在设计院投入使用,效果良好。
张明帅[7]2014年在《城市轨道交通杂散电流腐蚀预测技术研究》文中进行了进一步梳理城市轨道交通普遍采用直流牵引供电系统，目前我国正处于城市轨道交通的发展高峰期，而直流牵引系统的安全可靠运行是对城市轨道交通的基本要求。在直流牵引系统中，走行轨作为回流通路，但是走行轨对地不可能完全绝缘，从而有部分电流从轨道泄漏到道床及周围土壤中，即杂散电流。杂散电流会对轨道交通的道床、埋地金属管线、埋地钢筋结构以及附近金属设备造成腐蚀，导致金属物的强度降低，设备的使用寿命缩短，威胁着地铁运行安全，可能造成严重的经济损失和人员伤亡。所以有必要对杂散电流准确监测，以及对杂散电流腐蚀状况进行预测，从而保证城市轨道交通的安全运行。论文从以下几个方面展开：首先，要建立精确回流系统分析模型很困难，通过对实际工况进行简化与限定，结合地铁直流牵引回流系统的特点，建立了轨道-大地结构的回流系统分析模型。在单边供电系统和双边供电系统两种方式下，对地铁杂散电流分布数学模型进行推导，并进行仿真验证，根据仿真结果分析了地铁杂散电流的分布规律及影响其分布的各种因素，对杂散电流腐蚀程度的监测与防护具有重要意义。其次，介绍了金属腐蚀的基本定义，以及金属原电池腐蚀的概念；分析了地铁杂散电流的腐蚀机理，确定了地铁杂散电流腐蚀的危险性指标及判断依据。结合经验以及当今国内地铁的运行情况，介绍杂散电流会带来一系列新的问题和危害，如破坏埋地钢筋结构与金属管道，危害人员安全等。接着，论文介绍了人工神经网络基本概念，针对BP神经网络的结构和算法进行了详细的分析介绍，并据此设计了基于BP神经网络的杂散电流腐蚀预测模型。通过建立的BP神经网络模型，预测参比电极偏移值以及埋地钢筋杂散电流密度，通过matlab仿真结果可知，基于BP神经网络模型预测方法精度高、可信度也高，具有很高的应用推广价值。论文最后介绍了专家系统基本概念、Web服务技术，分析了地铁杂散电流专家系统的特点。给出了专家系统的架构、监测内容及方法。建立基于Web的杂散电流腐蚀专家系统，实际工程中的应用表明，该专家系统不仅能够对地铁杂散电流进行实时准确监测，还能根据收集到的数据进行分析，做出判断是否进行报警，以及对未来可能的杂散电流腐蚀进行预测，为地铁的安全运营提供了保障。
艾兵[8]2010年在《地铁牵引供电系统建模及其对公共电网影响的研究》文中研究表明地铁城市轨道交通的快速建设,一方面推动了城市的发展,另一方面加速了社会经济的发展,地铁牵引供电给公共电网带来的影响受到高度的关注。地铁牵引系统采用直流牵引,具有波动性强、系统谐波含量丰富、电缆容性电流大等特点,。另外,地铁系统处于人口密集的城市之中,公共电网一旦造成事故有可能对整个城市的电力供应和社会稳定带来很大的影响。为防患于未然,需要提前做出系统的理论分析并做出相应的预防性措施,从而减少电流谐波、谐振过电压、电缆容性电流及杂散电流等对电力系统的危害,提高电网的电能质量及供电可靠性和稳定性,消除地铁对电网造成事故的潜在隐患。因此本论文主要以仿真计算结合实例研究分析地铁牵引供电系统对公共电网的影响。利用Matlab/simulink构建了24脉波整流器和地铁电力机车仿真分析模型。分析了系统中直流侧、变压器绕组以及交流侧的谐波特征。运行结果表明,仿真系统能够真实反映整流器和机车的实际工作情况。以即将投运的西安地铁二号线为分析算例,应用实际设计参数,联合电网和地铁牵引供电系统计算了白天高峰期负荷运行和夜间低谷期负荷运行谐波注入情况,评估了不同负荷期谐波危害,基于PCC点谐波标准和地铁运行特点,本文提出了具体的谐波治理方案,仿真验证了该方案的正确性。仿真表明35kV母线上装设无源高压滤波器,可以达到较好的谐波治理效果。计算了工频和单相故障条件下电缆的容性电流,利用谐振回路等效原理,研究了电缆容性电流与谐振的关系,计算了线路末端并联电抗器的容量,利用安装并联电抗器的方法抑制谐振过电压的产生。利用仿真模型,分析了负荷变化、短路容量对系统电能质量、电压波动和PCC点功率因素的冲击,评估其对公共电网影响。最后,利用CDEGS软件以西安地铁设计参数,对地铁杂散电流电路等效,并建立钢轨、排流网、埋地输电电缆模型,系统研究了钢轨电位分布情况、杂散电流分布特征和埋地电缆屏蔽层的电位分布规律等,提出了埋地电缆防腐蚀措施。本文的研究成果可为地铁牵引供电系统接入电网提供了理论依据。同时,为地铁的规划建设和设计奠定了良好的基础。
张文丽[9]2008年在《城市轨道交通供电再生制动反馈能量利用仿真研究》文中研究说明随着经济的发展,城市交通拥挤状况越来越严峻,严重影响人们的日常工作和生活。地铁具有速度快、站距短、起制动频繁等特点,已成为解决城市快速交通的有效方式。制动技术是城市轨道交通系统中的关键技术之一,地铁列车发展初期,一般采用车载电阻制动消耗由电制动产生的电能。随着电力电子器件制造技术的发展,如何合理、有效、经济地利用再生能量,已成为业内人士关注的热点。本论文在介绍目前我国和世界城市地铁的发展状况,相关供电方式、供电技术等背景下,根据实际工程数据,利用VC++语言对城市轨道直流牵引供电系统建立了仿真模型。其由接触网、钢轨、杂散电流收集网和大地等四层子模型组成,将全线直流牵引网模拟成一个完整的动态网络,准确的仿真直流牵引供电系统接触网、钢轨、杂散电流收集网电位,变电所负荷曲线等的多导线直流牵引供电系统数学模型。其中列车用等效电流源模型。仿真实例通过调整列车运行图,在采用电阻制动技术和采用再生制动结合电阻制动两种情况下,从牵引变电所直流侧计算再生反馈电能的节能情况,并对影响再生能量利用的因素进行分析以及计算由此带来的经济效益。最后介绍了储能装置的发展状况。
汪佳[10]2012年在《多列车运行下地铁杂散电流分布研究》文中研究表明地铁采用直流牵引供电方式,钢轨兼作为牵引电流的回流线,由于钢轨与大地不可能达到绝对的绝缘,会导致一部分电流泄漏到大地中,这部分电流就称为杂散电流。杂散电流会对地铁周围埋地金属结构进行电化学腐蚀,缩短金属管线的使用寿命,降低建筑设施的强度,严重时会威胁到人员的安全。因此,建立杂散电流分布模型,预测地铁运营时杂散电流、轨道电位等电气量的分布,可以为杂散电流防护的设计施工及运营维护提供了一定的理论依据,以保证地铁的建设质量与安全运行。目前,一般采用单列车模型对杂散电流的分布进行分析。单列车模型建模过程中边界条件为一个变电所(单边供电)或两个变电所(双边供电),并且列车也只考虑从邻近的变电所取流,这些假设都与地铁实际运行情况不相符,导致计算结果与实际值有较大的误差。为了更好的反映地铁实际线路上各电气量的分布,本文以更接近于实际线路的“钢轨-排流网-埋地金属-大地”(四层地网结构)结构为基础,将列车和牵引变电所都看作是注入电流源对地下结构进行作用从而产生杂散电流,利用微元算法及迭加原理,得到了多列车运行下杂散电流、轨道电位等量分布的数学模型(多列车杂散电流模型)。在此基础上,利用Matlab仿真软件编程建立了相应的仿真模型,通过仿真对某地铁线路多列车运行时全线杂散电流等量的分布及地网参数的影响进行了分析。仿真结果表明：多列车杂散电流模型能较准确地反映地铁整条线路上的杂散电流分布。
参考文献：
[1]. 城市轨道交通杂散电流动态分布及泄漏监测研究[D]. 刘颖熙. 中国矿业大学. 2017
[2]. 地铁杂散电流动态仿真系统设计与实现[D]. 穆璇. 首都师范大学. 2004
[3]. 城市轨道交通杂散电流实验系统设计与仿真[D]. 杨迪. 西南交通大学. 2013
[4]. 地铁杂散电流动态概率分布及其腐蚀防护的研究[D]. 李健华. 西南交通大学. 2016
[5]. 地铁供电系统设计及仿真研究[D]. 龚孟荣. 西南交通大学. 2013
[6]. 城市轨道交通列车运行过程优化及牵引供电系统动态仿真[D]. 刘炜. 西南交通大学. 2009
[7]. 城市轨道交通杂散电流腐蚀预测技术研究[D]. 张明帅. 中国矿业大学. 2014
[8]. 地铁牵引供电系统建模及其对公共电网影响的研究[D]. 艾兵. 西南交通大学. 2010
[9]. 城市轨道交通供电再生制动反馈能量利用仿真研究[D]. 张文丽. 西南交通大学. 2008
[10]. 多列车运行下地铁杂散电流分布研究[D]. 汪佳. 西南交通大学. 2012
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