大学毕业设计---直流牵引供电系统仿真计算
牵引变电所毕业设计
引言牵引变电所供电系统是我们供电专业所学的专业课。
此次的毕业设计主要包括牵引变电所供电系统的主电路得设计此次的毕业设计主要包括牵引变电所供电系统的主电路的设计、牵引变压器容量的计算机选择、电容补偿装置的选择、容量计算及校核。
此次设计有以下特点：一：对于设计中所遇到的一些名词解析的比较详细，力求在掌握的基础上再根据自己所学的知识进行运用。
二：调理清楚，对于各个章节划分较为详细，不至于出现概念混乱。
三：对于设计中所附的图有较深一层的说明，力求做到图与内容的一致，为更简单化理解课程内容做好了铺垫。
四：遇到所计算的例题时，尽量做到精确、合理、有意义，不致例题脱离主题。
此课程的设计会帮助我们对专业知识有更深一步的理解。
1 电气主接线的概述牵引变电所的电气主接线指的是由隔离开关、互感器、避雷器、断路器、主变压器、母线、电力电缆、移相电容器等高压一次电气设备，按工作要求顺序连接构成的接受和分配电能的牵引变电所内部的电气主电路。
他反应了牵引变电所的基本结构和性能，在运行中表明电能的输送和分配关系、一次设备的运行方式，是实际运行操作的依据。
1.1对主接线的基本要求对电气主接线的要求具有：可靠性、灵活性、安全性、经济性，具体如下：①可靠性：根据用电负荷的等级，保证在各种运行方式下提高供电的连续性，力求可靠供电。
②灵活性：主接线应力求简单、明显、没有多余的电气设备；投入或切除某些设备或线路的操作方便。
③安全性：保证在进行一切操作的切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护检修工作。
④经济性：应使主接线的初投资与运行费运达到经济合理。
1.2主接线中对电气设备的简介1.2.1、高压断路器QF：既能切除正常负载，又能排除短路故障。
主要任务：1.在正常情况下开断和关合负载电流，分、合电路；2.当电力系统发生故障时，切除故障；3.配合自动重合闸多次关合或开断电路。
1.2.2、负荷开关QL：只具有简单的灭弧装置，其灭弧能力有限，仅能熄灭断开负荷电流即过负荷电流产生时的电弧，而不能熄灭短路时产生的电流。
基于PSCADEMTDC的牵引供电系统仿真分析
基于PSCAD/EMTDC 的牵引供电系统仿真分析王雨竹（中国铁道科学研究院北京100081）中图分类号：TM725文献标识码：A文章编号：1672-7894（2015）03-0216-03作者简介：王雨竹（1975—），男，辽宁铁岭人，高级工程师。
摘要本文分别对牵引供电系统的仿真常用方法、牵引网潮流计算和目前存在问题进行综述，并尝试对单线和复线牵引网的阻抗进行了仿真，同时利用PSCAD/EMTDC 进行了直供和AT 方式牵引供电系统的仿真模型搭建，并对仿真结果进行了分析。
关键词牵引供电仿真分析Analysis on the Simulation of Tractive Power Supply Sys 原tem Based on PSCAD/EMTDC //Wang YuzhuAbstract This paper made a review on commonly used methods to simulate tractive power supply system,power flow calculation and problems currently existing,attempted to simulate the impedance of single line and multiple line traction network,es-tablished the simulation models for tractive power supply system with direct supply and AT style respectively by using PSCAD/EMTDC,and analyzed the simulation result.Key words traction;power supply;simulation;analysis1引言牵引供电系统是电气化铁路中的重要组成部分，它将电力系统的电能传递给电力机车，使其完成牵引运行。
牵引供电系统与MATLAB仿真
牵引供电系统简况—供电方式 供电方式
直接供电方式
牵引电流通过电力机车后直接从钢轨或大地返回牵引变电 所。 结构简单，投资少，维护费用低， 结构简单，投资少，维护费用低，但对弱电系统的电磁干 扰较大。 扰较大。
直接供电方式示意图
牵引供电系统简况—供电方式 供电方式
BT供电方式 BT供电方式
为了减少直供方式对弱电系统的电磁干扰， 为了减少直供方式对弱电系统的电磁干扰，沿接触网架 设一条回流线， 在接触网和回流线中串入吸流变压器， 设一条回流线，并在接触网和回流线中串入吸流变压器，让 牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。 牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。 防干扰效果好，但供电臂阻抗大，电压损失大， 防干扰效果好，但供电臂阻抗大，电压损失大，牵引变 电所间距小。目前已基本不采用。 电所间距小。目前已基本不采用。
牵引供电系统电气原理示意图
牵引供电系统简况—系统构成 系统构成
牵引变电所
ss
牵引变电所
ss
AT所
分区所
AT所
AT供电 AT供电
牵引变电所
ss
牵引变电所 ss 分区所 分区所
牵引变电所
ss
T座 直接供电
电气化铁道牵引供电系统组成图
牵引供电系统简况—系统构成 系统构成
三大元件：牵引变电所、牵引网、 三大元件：牵引变电所、牵引网、电力机车的关系
牵引变压器
电网
变压器线圈
电分相 接触网 钢轨 单相变压器 V/V变压器 阻抗匹配平衡变压器 斯柯特变压器
各种牵引变压器接线原理示意图
牵引变压器 牵引变压器接线方式
A B C
A B C
我国京秦、 我国京秦、 大秦、 大秦、郑武 采用该方式
直流牵引供电系统的短路故障仿真
直流牵引供电系统的短路故障仿真夏加富，王竞，乔卿阳，刘昌媚(武汉船用电力推进装置研究所，武汉430064)摘要：直流牵引供电系统应用场合很多，比如轨道交通供电系统等。
直流供电系统故障时往往具有电流大、难切除的特点。
本文利用Matlab/simulink软件，对直流牵引供电系统的各个部分进行建模，并对短路故障进行仿真，通过对比仿真波形和实际波形验证了仿真模型的正确性。
关键词：直流牵引短路故障Matlab/simulink仿真中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1003-4862（2019）06-0029-04Simulation of Short-circuit Fault in DC Traction Power Supply SystemXia Jiafu, Wang Jing, Qiao Qingyang, Liu Changmei(Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, Wuhan 430064, China)Abstract: There are many applications for DC traction power supply system, such as rail transit power supply system. The DC power supply system, faults are often of large current and are difficult to remove. In this paper, Matlab/simulink software is used to model component parts of the DC traction power supply system, and the short circuit fault is simulated. The correctness of the simulation model is verified by comparing the simulation waveform with the actual one.Keywords: DC traction; short circuit fault; Matlab/simulink simulation0 引言直流牵引供电系统是城市轨道交通供电系统的一部分，是整个供电系统的核心，起着将高压电转换成中压750 V/1500 V供地铁列车使用，主要包含三相变压器、整流器、接触网/接触轨、回流轨等，其主要作用是降压、整流、传输电能[1]。
浅析城市轨道交通直流牵引供电系统的运行仿真技术
浅析城市轨道交通直流牵引供电系统的运行仿真技术作者：李宇来源：《市场周刊·市场版》2018年第01期摘要：电力牵引供电系统是城市轨道交通的重要组成部分，没有电力牵引供电系统的安全供电作保障，就不可能有城市轨道交通的正常运行。
本文对直流牵引供电系统的数学模型进行了改进，引入了新的算法，以期在系统的运行仿真中获得更高的计算精度。
关键词：城市轨道交通；直流牵引供电系统；技术直流牵引供电系统是轨道交通供电系统最为关键的部分，是轨道交通列车的动力来源，没有直流牵引供电系统的可靠安全供电，就不可能有城市轨道交通的正常运行。
由于牵引供电系统较为复杂，且输电线路以及机车故障方式多样，将计算机仿真技术应用于城市轨道交通供电系统的设计，利用计算机实时模拟城市轨道牵引列车的运行情况和电气参数的动态过程，可以更准确地把握系统正常运行以及各种故障情况下系统中各参数的变化规律，更准确地区分各类故障并提高保护设备性能，从而提高直流牵引供电系统的可靠性。
一、城市轨道交通牵引供电系统牵引供电体系首要就是为了给电动机车以及轻轨和地铁供应用电，运用牵引网络结束电流的运送。
该体系是对电流输出办法以及强度和供电类型的一种集结。
城市轨道交通供电体系关于咱们的安全出行有着直接的影响。
（一）直流制城市轨道交通变电以及接触网的用电主要采用的就是直流1500V的供电方法。
这种供电方式主要采用的就是双边供电方式，在这当中，若是线路出现相应的故障，在此基础上就需要加强对于大双边供电方式有效应用，使得其能够在一定意义上实现跨区域供电。
除此之外，对于直流特供电当中由于其主要采用的是杂散电流，因此对于电流能够很好地进行分散输送，并且还能够有效地实现远距离传输。
然而因为其自身的变电模式，造成其供电距离也比较短，这样就需要增加相关的投资设备，并且该系统的传输速率也非常低。
因此，这种系统没有很好的优势。
（二）交流制对于交流制式的牵引供电系统，其主要采用的是35千伏特的交流电实施传输，牵引变电大部分采用的主要就是单向的“电压—电压”相接方式，变电所都装配了两部变压器，对于这两部变压器基本上运用的首要即是双绕组的单相变压办法，其结合起来就组成了开口的三角结构，在这傍边其所接入的电网端口首要即是高压侧傍边的两个开端口和一个公共的端口，接地的一端是低压侧的公共端，其他的两个端口其分别和牵引侧母线施行连接。
毕业设计论文-直流调速系统设计及仿真和交流调压调速系统建模及仿真-电气工程及其自动化
电气与电子信息工程学院《控制系统课程设计》课程设计报告名称：直流调速系统设计及仿真和交流调压调速系统建模及仿真专业名称：电气工程及其自动化班级：级（专升本）班学号：姓名：指导教师：设计地点：课程设计任务书2014～2015学年第一学期学生姓名：专业班级：电气工程及其自动化级专升本班指导教师：工作部门：电气教研室一、课程设计题目：直流调速系统设计及仿真和交流调压调速系统建模及仿真二、设计目的：《控制系统课程设计》是继“自动控制系统”课之后开设的实践性环节课程。
由于它是一门理论深、综合性强的专业课，单是学习理论而不进行实践将不利于知识的接受及综合应用。
本课程设计将起到从理论过渡到实践的桥梁作用,通过该环节训练达到下述教学目的：1、通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课方面的基本知识、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决问题的能力。
2、通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，达到培养学生综合应用所学知识能力、培养学生实际查阅相关设计资料能力的目的、培养学生工程绘画和编写设计说明书的能力。
3、通过课程设计，提高学生理论联系实际，综合分析和解决实际工程问题的能力。
通过它使学生理论联系实际，以实际系统作为实例，对系统进行分析设计，掌握控制系统设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范、设计步骤方法及系统调试步骤。
通过设计培养学生严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风。
培养学生的创新意识和创新精神，为今后走向工作岗位从事技术打下良好基础。
三、课程设计内容（含技术指标）1．直流调速系统设计及仿真题目和设计要求不可逆直流调速系统设计：设计数据：直流电机额定功率P N=10KW；额定电压UN=220V, 额定电流I N=55A,极对数2P=4,转速n N=1000r/min；电枢电感L D=7mH；电枢电阻Ra=0.5Ω ,励磁电压U L=220V, 励磁电流I L=1.6A；要求系统调速范围D=10,S≤ 5%，电流脉动系数Si≤10%。
城市轨道交通直流牵引供电系统的运行仿真
城市轨道交通直流牵引供电系统的运行仿真
王亚玲;吴命利;胥刃佳
【期刊名称】《电气化铁道》
【年(卷),期】2006()2
【摘要】讨论了城市轨道交通直流牵引供电系统的运行仿真数学模型和计算方法。
运行仿真基于节点导纳矩阵方程的迭代求解,采用了LU三角分解法。
运用BorlandC++Builder6.0编制了仿真程序,并结合北京地铁1号线给出了仿真计算
结果。
【总页数】4页(P38-41)
【关键词】城市轨道交通;直流牵引供电系统;数学模型;仿真
【作者】王亚玲;吴命利;胥刃佳
【作者单位】北京交通大学电气工程学院;北京地铁设计研究所
【正文语种】中文
【中图分类】U223.6
【相关文献】
1.浅析城市轨道交通直流牵引供电系统的运行仿真技术 [J], 李宇
2.城市轨道交通直流牵引供电系统的仿真研究 [J], 王晓东;张洪斌
3.城市轨道交通直流牵引
供电系统变流器仿真研究 [J], 赵海欧
4.城市轨道交通再生能量利用的直流牵引供电系统仿真研究 [J], 肖梓林
5.城市轨道交通再生能量利用的直流牵引供电系统仿真研究 [J], 肖梓林
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城市轨道交通直流牵引供电系统动态仿真
城市轨道交通直流牵引供电系统动态仿真摘要：本文基于电路理论中的节点法以及计算机仿真技术，阐述了利用城市轨道交通直流牵引供电系统相关模型和算法进行牵引供电系统直流侧的动态仿真方法。
按照这一套方法利用Matlab编制程序对城轨交通牵引供电系统动态运行进行了仿真研究，并结合国内某地铁线路的实际运行参数进行了计算,验证了这一计算方法的准确性。
关键词：城市轨道交通；直流牵引供电；节点法1引言城轨交通在现代城市中对缓解交通运输压力方面有着不可替代的作用。
城市轨道交通牵引供电系统的正常运转是保障城轨列车以及整个城轨系统正常且安全运行的基础。
因而在设计供电系统之初就需要对其进行潮流分析，以选择或校验牵引变电所的位置和相关设备的额定容量，同时对列车运行时供电系统能否提供所需功率等进行检验。
对直流潮流进行解析的方法不断发展，从算法上：国内从最初的平均运量法、列车运行图法[1-3]进行估算到引进节点法[4、5]、梯形法[6]等应用精确的电路理论进行计算。
从模型上：随着整流技术的不断发展，整流机组的模型从简单的单折线模型发展到了如今的24脉波整流的多折线模型[7]，列车也从电流源模型逐渐调整为更为精确的功率源模型。
另外，考虑到钢轨对大地的漏电阻，有些模型采用的是上下行割裂计算[8]，有些模型将上下行钢轨合二为一[9]，这都降低了模型的精度。
本文中将应用并改进相关计算模型并应用较为精确的数学模型对直流牵引供电系统进行动态的仿真研究，以期得到牵引供电系统的电气量动态变化结果为进一步的分析与研究提供更为精确的计算基础数据。
2 直流牵引供电系统各部分模型在牵引供电系统中的直流侧是直接为电动机车提供电能的部分。
主要包括轨道，接触网(或第三轨)，馈电线和回流线。
另外，地铁列车的运行分为上行和下行，上行和下行的接触网(或第三轨)在变电所母线处是连在一起的，为了建模方便通常认为上行和下行轨道的回流线仅在变电所处连通。
如图1所示，牵引变电站(Tss)将高压的交流电降压整流成750V或其它的电压等级的直流电，通过第三轨或接触网供给列车，然后经轨道回流。
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直流牵引供电系统仿真计算专业：电气工程及其自动化学号：20080210010526学生姓名：陆学文指导教师：陈剑云摘要在城市轨道交通蓬勃发展的今天，人们对城市轨道交通的安全与稳定提出了更高的要求。
直流牵引供电系统是城市轨道交通的重要组成部分，供电的安全与可靠是城市轨道交通系统正常运行的保证。
城市轨道交通短路故障的分析计算与仿真是提高牵引供电系统安全运行能力及相关保护与控制技术的基础。
首先，本文对牵引变电所、牵引网、直流保护系统这三大部分的组成与结构进行了分析；根据城市轨道交通的特点对牵引变压器和牵引网的参数进行了分析计算，并建立了单边供电和双边供电方式下的等效电路模型，给出了不同供电方式下的稳态电流计算公式和计算实例。
其次，本文对不同短路故障作了仿真分析。
本文利用Matlab/Simulink工具对当前城市轨道交通直流供电系统广泛采用的12脉波、24脉波直流供电系统进行建模与仿真，通过仿真分析比较了12/24脉整流机组在空载、负载时候的谐波含量，24脉波整流机组比12脉波整流机组呈现出更好抑制11、13次谐波的性能。
在所建立模型的基础上，对采用DC1500V接触线供电的地铁线路进行了不同点发生短路故障的仿真与分析。
由于当线路发生短路故障时不是一座变电所供给短电流，而是由全线相连的变电所供给短路电流。
为更精确反应短路电流状况，本文建立了考虑四座变电所供电的双边供电模型，并对不同点短路故障进行仿真分析，得出了近端短路与远端短路时的短路电流变化规律。
参数计算、建模等的精确程度，都会对仿真得出的短路电流的上升率和幅值产生很大的影响。
为更好的掌握短路电流的变化状况，文章仿真了直流侧参数对短路电流的影响，为直流保护整定值的调整提供理论依据。
最后文章结合地铁的实际运行情况，对采用直线牵引电机的地铁机车启动的暂态电流和电机冲击电流加以仿真分析，结合给出的大电流脱扣保护与di/dt+△I保护这两种主保护的整定原则，对大电流脱扣保护与di/dt+△I保护参数予以整定计算，并对部分保护的配合使用作了分析。
关键词：直流供电系统；地铁；24脉波整流；短路故障仿真；直流保护；电流上升率；电流增量DC traction power supply system simulationAbstractIn the development of urban rail transit to flourish today, a higher demand for security and stability of the urban rail transport.The DC traction power supply system is an important part of the urban rail transport, the safety and reliability of supply to the normal operation of the guarantee of urban rail transit system.Analysis and Calculation of Short—circuit fault for urban rail transit was used to improve the ability of safe peration of traction power supply system and was the basis for protection and control technology.First,In this paper, traction substations, Traction Network, DC protection system, the three most composition and structure was analyzed; analyzed and calculated according to the characteristics of urban rail transit traction transformers and traction network parameters, and the establishment of a unilateral forequivalent circuit model in the electricity and bilateral power supply, given the formula and an example of the steady-state current in the power supply.Secondly, this article were made by the different short-circuit fault simulation.In this paper, the Matlab / Simulink tool widely used in urban rail transit DC power supply system 12 pulse, 24 pulse DC power supply system modeling and simulation,Subway DC traction substation 12/24 pulse rectifier unit simulation model, and analysis the harmonic content of the 12/24 pulse rectifier unit load,and obtained 24 pulse rectifier unit 12 pulserectifier unit 11, 13 times harmonic suppression better.On the basis of the model, DC1500V contact wire-powered subway line under different fault short-circuit fault simulation was analyzed. As not a substation supply line short-circuit fault current, but across the board is connected to the substation supply short-circuit current. More accurately reflect the short-circuit current conditions this paper consider four bilateral electricity substation supply model, and analysis the difference between short-circuit fault simulation variation proximal short circuit and remote short-circuit short-circuit current.degree of precision parameter calculation, modeling, will have a huge impact on rate of rise and amplitude short-circuit current drawn simulation. To better grasp the changes short-circuit current conditions, the article simulation parameters DC-side short-circuit current.Finally, this paper combined with the actual operation subway, the subway locomotive using straight-line traction motor start the fault reclesing transient current to simulation analysis, combined with given current trip protection and di/dt+△I protect the two majorprotection setting principles for the current trip protection and di /dt + △I protection parameters be setting calculation, with the use and protection were analyzed.Keywords: DC traction power supply system; subway; 24 Pulsereetifier; Short-circuit fault simulation; DC protection; Current rising rate protection; Current incremental protection目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2 课题研究现状 (1)1.3 本文主要研究内容 (2)第2章直流牵引供电系统 (4)2.1牵引变电所 (5)2.1.1 6脉波整流电路 (5)2.1.2 12脉波整流电路 (5)2.1.3 24脉波整流电路 (6)2.1.4 直流牵引供电系统谐波分析 (6)2.2牵引网 (7)2.3直流供电保护系统 (8)2.4 本章小结 (8)第3章直流短路计算 (9)3.1直流短路介绍 (9)3.2参数计算 (9)3.2.1牵引变电所 (9)3.2.2牵引网阻抗 (10)3.3短路电流计算 (11)3.3.1短路稳态电流 (11)3.3.2短路暂态电流 (18)3.4 本章小结 (18)第4章直流短路故障仿真模型 (19)4.1 12脉波牵引整流供电电路仿真模型 (19)4.1.1 12脉波整流电路仿真模型 (19)4.1.2 6脉波整流电路空载分析 (19)4.1.3 12脉波整流电路空载分析 (20)4.2 24脉波牵引整流供电电路仿真模型 (22)4.2.1 24脉波整流电路仿真模型 (22)4.2.2 24脉波整流电路空载分析 (23)4.3 12/24脉波整流供电电路带负载仿真比较 (24)4.4 24脉波牵引供电整流电路短路故障仿真 (26)4.4.1 不同点短路故障仿真 (27)4.4.2 多座变电站影响的短路故障仿真模型 (29)4.5 直流侧参数对短路电流的影响 (32)4.6 短路故障冲击电流仿真 (34)4.7 机车启动仿真 (36)4.7.1 机车启动电路模型 (36)4.7.2 机车启动仿真模型 (36)4.8 本章小结 (38)第5章直流牵引供电系统保护 (39)5.1 地铁牵引供电系统保护概述 (39)5.2 大电流脱扣保护 (39)5.2.1 大电流脱扣保护原理 (39)5.2.2 大电流脱扣保护整定原则 (40)5.3 di/dt+△I保护 (40)5.3.1 di/dt+△I保护原理 (40)5.3.2 di/dt+△I保护的整定计算 (42)5.4. 其他保护介绍 (43)5.4.1 低电压保护 (43)5.4.2 定时限过流保护。