城市轨道交通牵引供电系统论文题目

城市轨道交通牵引供电系统论文

牵引供电是指拖动车辆运输所需电能的供电方式。牵引供电系统是指铁路从地方引入220（110）KV电源，通过牵引变电所降压到5KV送至电力机车的整个供电系统。　　例如城市电车，地铁等，我们主要研究的内容是电气化铁道牵引供电系统。在我们这里简称牵引供电系统。　　牵引供电方式：　　直接供电方式(TR)　　直接供电方式较为简单，是将牵引变电所输出的电能直接供给电力机车的一种供电方式，主要设备有牵引变压器、断路器、隔离开关、所用变、电压互感器、电流互感器、母线、接地系统、交流盘、直流盘、硅整流盘、控制盘、保护盘等设备。　　直供方式的优点：结构简单、投资省　　缺点：由于牵引供电系统为单相负荷，该供电方式的牵引回流为钢轨，是不平衡的供电方式，对通信线路产生感应影响大。　　回路电阻大，供电距离短（十几公里） 。　　BT（吸流变压器）供电方式　　这种供电方式，在接触网上每隔一段距离装一台吸流变压器（变比为1:1），其原边串入接触网，次边串入回流线（简称NF线，架在接触网支柱田野侧，与接触悬挂等高），每两台吸流变压器之间有一根吸上线，将回流线与钢轨连接，其作用是将钢轨中的回流“吸上”去，经回流线返回牵引变电所，起到防干扰效果。　　由于大地回流及所谓的“半段效应”，BT供电方式的防护效果并不理想，加之“吸——回”装置造成接触网结构复杂，机车受流条件恶化，近年来已很少采用。　　AT（自耦变压器）供电方式　　采用AT供电方式时，牵引变电所主变输出电压为55kV，经AT（自耦变压器，变比2:1）向接触网供电，一端接接触网，另一端接正馈线（简称AF线，亦架在田野侧，与接触悬挂等高），其中点抽头则与钢轨相连。AF线的作用同BT供电方式中的NF线一样，起到防干扰功能，但效果较前者为好。此外，在AF线下方还架有一条保护（PW）线，当接触网绝缘破坏时起到保护跳闸作用，同时亦兼有防干扰及防雷效果。　　显然，AT供电方式接触网结构也比较复杂，田野侧挂有两组附加导线，AF线电压与接触网电压相等，PW线也有一定电位（约几百伏），增加故障几率。当接触网发生故障，尤其是断杆事故时，更是麻烦，抢修恢复困难，对运输干扰极大。但由于牵引变电所馈出电压高，所间距可增加一倍，并可适当提高末端网压，在电力系统网络比较薄弱的地区有其优越性。　　直供+回流（DN）供电方式（TRNF）　　带回流线的直接供电方式取消BT供电方式中的吸流变压器，保留了回流线，利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的回流尽可能地由回流线流回牵引变电所，因而部分抵消接触网对临近通信线路的干扰，其防干扰效果不如BT供电方式，通常在对通信线防干扰要求不高的区段采用。这种供电方式设备简单，因此供电设备的可靠性得到了提高；由于取消了吸流变压器，只保留了回流线，因此牵引网阻抗比直供方式低一些，供电性能好一些，造价也不太高，所以这种供电方式在我国电气化铁路上得到了广泛应用。　　这种供电方式实际上就是带回流线的直接供电方式，NF线每隔一定距离与钢轨相连，既起到防干扰作用，又兼有PW线特性。由于没有吸流变压器，改善了网压，接触网结构简单可靠。近年来得到广泛应用。　　同轴电力电缆供电方式　　同轴电力电缆供电方式是在牵引网中沿铁路埋设同轴电力电缆，其内部导体作为馈电线与接触网并联，外部导体作为回流线与钢轨并联的供电方式。　　这种供电方式由于投资大，一般不采用。

轨道世界 RailWorld开放｜共享｜价值导读 ID：RailWorld成都市轨道交通市域快线关键技术研究及应用成都拟优化轨道线网图，由55条线路组成，包括城市轨道36条，市域铁路19条，总长约2382km。其中1~33号线、D1~D6号线为城市轨道S1~S19线为市域铁路。优化后，城市轨道交通线网实现了对全市所有行政区的覆盖，基本实现产业功能区全覆盖。成都市轨道交通市域快线关键技术研究及应用随着城市化进程的不断加快，目前国内大部分城市都遇到了城市发展空间不足的问题，因此积极拓展城市空间，特别是发展新区、市郊组团及卫星城，成为新一轮城市建设和发展的重点。为加速和带动新区及外围组团的发展，连接城市外围机场、高铁站等交通枢纽，各地陆续规划建设了连接中心城区和外围组团的城市轨道交通市域快线（以下简称“市域快线”），此类快线具备线路长度长（≥ 50 km）、车站数量少（站间距大）、运行速度高（≥ 100 km/h）三大特点。成都市轨道交通18号线就是此类项目的典型代表。01成都市域快线的规划及理念1 规划概况成都市轨道交通线网共规划有46条线路，总规模04 km。在线网规划之初，规划研究单位根据沿线的城市规划特征，系统分析了每条规划线路的线站位方案和功能定位，首次在规划阶段将线网明确区分为普线线网（最高运行速度为80km/h）和市域快线线网（最高运行速度≥ 100 km/h）2 个层级（图1），其中市域快线线网规模共计1129 km。2 规划理念成都市域快线的规划理念相对以往的线网规划有明显不同：从功能看，主要解决外围组团和中心城区，以及组团之间的快速联系；从布局看，旨在实现中心城区的快速穿越，以及中心城区与外围组团间的切向快速转移；从技术标准看，侧重快速性（规划车站间距大、速度目标值高）、舒适性（车厢内坐席率高、站立密度低）以及运营的灵活性（多种交路、多种运营模式、互联互通）。02成都市轨道交通 18 号线概况随着成都天府国际机场（以下简称“天府机场”）选址的确定，成都市在轨道交通线网规划中增加了连接中心城区、天府新区、东部新区及天府机场的18号线一、二期工程，线路起于成都火车南站，止于天府机场，全长4 km，设车站12座，将于2020年底全线通车，后续三期工程还将向北经中心城区延伸至火车北站，向南延伸至临江站（图 2）。全线设车辆综合基地1处，停车场1处，主变电所5座，采用速度目标值为140 km/h 的8辆编组市域A 型车，以及AC25kV 架空悬挂接触网供电制式。18号线是一条典型的“机场+ 市域”复合功能线路，其具有两大功能定位：①作为机场线，满足机场客流的出行需求（火车南站— 天府机场40 min 可达）；②满足沿线通勤客流的出行需求，缓解成都市南北中轴线尤其是既有轨道交通1号线的巨大客流压力。03关键技术研究及应用在18号线项目的前期研究和设计阶段，研究人员确定了该线路在中心城区是复合功能线，外围是快线、专线的设计理念；初步设定其最高运行速度应在120 km/h 以上，并具有灵活的运营方式；在制式选择方面，采取了有别于常规地铁的研究思路。在此基础上，研究人员从速度目标值、运营模式、车辆选型、供电制式、隧道净空断面尺寸、轨道系统及弱电系统等多个方面进行分析论证，对成都市域快线的主要技术标准和关键技术参数进行了探索性的创新研究，下面将对其进行介绍。1 列车速度目标值在18 号线项目规划阶段，鉴于其机场线的特点，规划部门提出了中心城区至天府机场全程旅行时间需控制在40 min 以内的时间要求。根据18 号线的规划线站位方案及平均站间距等特点，再综合考虑上述时间要求，选择的列车最高运行速度应该为120 ～ 160 km/h。进一步的速度牵引计算结果表明，120 km/h 的速度难以满足40 min 的时间要求，而对于160 km/h 的速度，全线仅2 个区间可达到，且此速度下的旅行时间相对140 km/h 仅缩短了1 min。因此，综合考虑车辆选型及购置费、运营效率、能耗、土建工程成本等方面的因素，研究人员最终选用了适合本线特点的最高运行速度为140 km/h 的市域A型车，这是目前国内市域A型车能够达到的最高速度。2 运营模式18号线是机场线。对于带有机场服务功能的城市轨道交通线路，目前国内已有的运营模式见表1。鉴于18 号线“机场+ 市域”的复合功能定位，采用不同车型的快慢车混跑运营模式（模式5）是最合适的选择，因此在项目可行性研究和初步设计阶段，考虑采用慢车车辆座椅纵列式布置、快车车辆座椅横列式布置的方式，并在快车停靠车站单独设置快车停靠站台，在站厅层设置单独付费区，拟达到使快慢车客流分流的目的，并预留了票价差异化的条件。但在初步设计后期，出于保持服务水平一致性的考虑，研究人员最终选择了统一车型、适当提高舒适度标准的快慢车混跑运营模式（模式4），并在国内首次构建了完整的快慢车运营模式理论体系。3 车辆选型根据市域快线的工程适用范围、线路长度、站点布局和旅行时间要求，业内将市域快线列车的速度目标值统一为120 ～ 160 km/h。但在车辆的选择和研制开发方面却形成了以下2种思路：①直接使用铁路CRH动车组或将其稍加改造后（D型车）使用；②使用经过提速改造的地铁A、B 型车辆。由中华人民共和国国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会于2019年发布的国家标准《城市轨道交通市域快线120 km/h ～160 km/h 车辆通用技术条件》（GB/T 37532-2019）中明确规定，市域快线车辆分为市域A 型车、市域B 型车和市域D 型车3种类型。在18号线前期研究阶段，研究人员考察分析了当时在建的温州市轨道交通S1线（目前已投入运营）所使用的市域D型车，经过深入的研究和谨慎的对比得出以下结论。（1）市域D型车车体断面大，会增加土建工程规模；车门少，可能造成停站时间延长；检修体制与地铁车辆区别较大。（2）市域A型车由于经地铁A型车改造而来，因此相关检修经验丰富，许多配件可通用，更符合城市轨道交通资源共享的需求；此外，其车辆外部尺寸、车门数量、轴重、动力性能（尤其是高速段的平均加速度）等更能适应市域快线的需要。综合上述分析，18 号线采用市域A 型车，这是国内首次研制并投入使用的、速度为140 km/h 的市域A型车。在18号线空载试运行期间，该型车的运行状况良好。4 供电制式目前，国内城市轨道交通项目一般采用DC1500V（个别线路为DC750V）供电制式，铁路项目均采用AC25kV 供电制式。在18号线设计初期，研究人员根据项目自身的特点，对交、直流供电制式进行了深入的分析比较，考虑到DC1500V供电制式的供电半径较小，若要在站间距较大的市域线上使用，必须在区间中部增设大量牵引变电站，从而使工程投资和后期运营维护工作量大幅增加，因此选择了AC25kV柔性架空接触网供电制式。18号线AC25kV供电制式所采用的牵引供电系统与铁路一致，而对于电力系统（即中低压系统），则根据城市轨道交通的特点，在牵引变电站中单独设置2组AC110kV/35kV电力变压器，电缆线路为AC35kV双环网，并在车站设置AC35kV/4kV降压所用于电力系统供电。由此可见，18号线的供电制式既不同于常规城市轨道交通，又有别于铁路，是根据自身特点量身定做的一套市域快线供电方案，见表2。5 隧道（车站）净空断面尺寸确定区间隧道净空断面尺寸时需要考虑的因素包括隧道压力波、人体舒适度需求、隧道内设备安装需求、车辆尺寸及气密性等。18号线选用4车门的市域A 型车，动态气密性指数为客室3 s、司机室6 s（注：向车厢充气后气压泄至充气压力38%的时间为静态气密性指数，动态气密性指数在此基础上折减），在此前提下，从以下3方面确定圆形隧道断面尺寸，进而根据有效断面面积基本保持一致的原则，确定车站和其他型式隧道的断面尺寸。（1） 空气动力学仿真计算：对列车在140 km/h速度下产生的隧道压力波进行仿真计算，推算出满足人体舒适度所需的轨面以上内净空面积，再结合车辆断面尺寸，得出圆形隧道断面直径不应小于0m。（2）道床厚度、接触网导线高度及安装空间需求：在接触网导线高度为0m的前提下， 根据道床的最大高度及AC25kV 柔性架空接触网的安装空间和绝缘要求进行计算，得出所需的圆形隧道断面直径不应小于2m。（3） 国家标准《标准轨距铁路建筑限界》（GB 2-1983）要求：该标准规定，最高运行速度为160 km/h的铁路单线隧道（无车辆气密性要求）轨面以上的内净空面积为06 m2，由此可推算出圆形隧道断面直径应为5m。由于18 号线车辆具有一定的气密性，在2 m直径基础上考虑一定的限界富余，采用与最高运行速度为160km/h 的铁路单线隧道相同的内净空面积，以满足运营期间乘客的舒适度需求，因此18号线圆形隧道断面直径确定为5m（图3）。在地下车站范围，接触网安装位置为轨面以上2 m，若按照传统做法布置轨顶风道，轨面至中板高度将达到2m，必然使工程投资进一步增加。因此，研究人员在进行深入研究后，将轨顶风道侧移至站台上方，将站台层高度降低为5 m（图 4），从而达到减少工程投资的目的。6 轨道系统目前，国内在城市轨道交通（＜ 120 km/h）和高铁（≥ 160 km/h）轨道系统方面具有较丰富的运营经验，但在速度为120 ～160 km/h 的市域快线轨道系统方面，没有可参考的先例。18号线设计人员结合城市轨道交通和高铁的技术特点，对市域快线轨道系统进行了以下改进和优化。（1）全线采用高强度、耐磨的合金钢组合辙叉。（2）将DZ Ⅲ型扣件改良为DZ Ⅲ-3 型扣件，并将城市轨道交通项目中常用的e 型弹条（φ 18 mm）优化为在高铁项目中大量使用的C4弹条（φ20 mm）。（3）优化减振方案，如在使用减振扣件的区段加大减振扣件刚度，在设置减振垫的区段采用框架型减振垫浮置板，在安装钢弹簧浮置板的区段增加道床板配重，以及加密隔振器等。（4）采用双块式轨枕整体道床结构，实现跨区间无缝线路。（5）引入轨道控制网（CP Ⅲ）和轨道精调技术。7 弱电系统1 信号系统为保证18号线全线旅行时间在40min 以内，18号线的列车自动驾驶（ATO）系统按照正线最高速度140km/h 设计，列车自动防护（ATP）系统的最高限制速度按不低于150 km/h设计，以实现真正意义上的最高速度140 km/h。2 通信系统18号线最高运行速度为140 km/h。目前，国内外尚无如此高速度下的城市轨道交通车地宽带无线通信系统应用案例。影响车地宽带无线通信系统选择的关键因素有丢包率、传输时延、切换性能、极限吞吐量及对高速的适应性等。选择适合本项目的车地宽带无线通信系统是实现车载乘客信息系统（PIS）、闭路电视监控系统（CCTV）数据无缝传输的基础。研究人员经过理论分析，并结合在轨道交通运行控制系统国家工程研究中心的实验室测试结果和成灌客运专线上的现场测试结果，在18号线上首次采用长期演进非授权频谱（LTE-U）技术作为车地宽带无线通信技术，测试时列车速度可达160km/h，是目前国内城市轨道交通车地无线通信的最高速度。04结 语成都市轨道交通18号线是成都市轨道交通线网中首条开建的市域快线，其140 km/h的最高运行速度、快慢车混跑的运营模式、交流供电、高速度下的车地宽带无线通信等关键技术是国内城市轨道交通建设史上的首次探索。设计研究人员在设计中采用了多种新方法、新理念，确定了合理的技术标准，解决了众多技术难题，对我国各城市市域快线的建设和发展起到示范和引领作用。参考文献周旭 成都市轨道交通市域快线关键技术研究及应用[J]现代城市轨道交通，2020（11）：1-作者简介周旭（1984—），男，高级工程师，中铁二院地铁院线规分院副院长现代城市轨道交通小编：执器扶鼎素材来源：《现代城市轨道交通》杂志 顶图及下面视频源自成都地铁成都18号线

有好几种的。at，直供等

This paper studies the power supply system of urban rail Firstly， the development history and current situation of urban rail transit power supply system are discussed， and the necessary preparatory work for the design of urban rail transit power supply system is ， constructed the overall structure of the urban rail transit power supply system， established the general design principle， and the subsystem of urban rail transit power supply system design， the subsystem of the different design schemes are compared and Finally， MATLAB/Simulink was used to model and simulate the traction power supply system of the core subsystem， and the simulation results were

城市轨道交通牵引供电系统论文题目

1：牵引降压混合变电所2：RCT1和RCT2是牵引整流机组3：35kv和4kv侧采用单母线分段接线形式。4：803起母联开关作用

选一个子系统来写，好写一点，比如轨道、车辆、车站、通信、信号、BAS系统、FAS系统、PIS系统、AFC系统、供电、牵引，行调等

城市轨道交通是运输工程学中的一个分支，涉及到道路工程、汽车工程、城市规划、社会学、经济学等多类学科，所以该专业论文的选题其实非常广泛，学术堂外大家带来了最新的“城市轨道交通论题目”，供大家进行参考：　　1、公路建设项目后评价理论研究　　2、基于集成神经网络的城市道路交通流量融合预测研究　　3、综合交通运输系统理论分析　　4、城市道路交通状态判别及拥挤扩散范围估计方法研究　　5、基于CIC的轨道交通建设工程集成管理研究　　6、城市轨道交通工程施工方风险认知研究　　7、基于出行特征的交通工程设计研究　　8、重大交通工程项目经济领域社会稳定风险评估方法研究　　9、地下轨道交通工程抗震设防要求确定方法研究　　10、基于多维矩阵WBS的城市轨道交通项目集成管理研究　　11、轨道交通工程绿色施工与清洁生产研究　　12、宁波轨道交通工程结构混凝土耐久性质量控制管理研究　　13、天津地下交通工程混凝土墙耐久性研究　　14、国内轨道交通驾驶室人机工程设计研究　　15、基层质监机构的交通工程质量监督机制研究

城市轨道交通牵引供电系统论文摘要

随着城市轨道交通事业不断发展，供电系统作为城市轨道交通的重要组成部分，大量采用先进技术与新型设备，逐步实现监控自动化、远动化，运行管理智能化，性能检测及故障诊断现代化。对广大城市轨道交通供电系统运行维护人员，在知识上、技能上提出更高要求。编者结合轨道交通供电系统的实际情况，以轨道交通供电系统新技术新设备技术资料为依据，并参阅有关技术文献和生产厂家的技术资料，编写了本书。本书主要介绍近年来轨道交通供电系统新技术的发展方向，以设备单元为载体，分别讲述了牵引变压所主结线与配电装置、牵引变压所二次装置、接触网设备与结构、电力监控系统的构成与功能，并对远动系统作了简要介绍。然后，特别增加了第三轨式接触网和供电系统检修与运营管理的内容讲解，便于系统管理人员与维护人员学习。在本书的最后，附有“常用电气设备文字符号对照表”和“电气设备常用图形符号”，供读者参考学习。《城市轨道交通供电》第一章第一、二节，第四章第一、二节由南京铁道职业技术学院宋奇吼撰写；第一章第三节由南京地铁运营公司杨思甜撰写；第二章由郑州铁路职业技术学院张家祥和河南省电力勘测设计院陈宁共同撰写；第三章由郑州铁路职业技术学院李学武、吉鹏霄共同撰写；第四章第三节由中铁电气化勘测设备研究院彭大明撰写；第五章由申通地铁运营公司邓肖云撰写；第六章由郑州铁路职业技术学院王瑞平撰写。全书由宋奇吼、李学武担任主编，杨思甜、邓肖云担任副主编，中铁电气化勘测设备研究院张云太担任主审。西南交通大学曹保江教授在编写过程中给予大力帮助；郑州铁路局洛阳供电段张保卫参与本书审稿，并提出了许多宝贵意见，在此表示衷心感谢。由于编者水平所限，书中疏漏和错误之处在所难免，诚恳欢迎读者提出宝贵意见。

给qq，关于单片机控制信号灯

电气化铁道电能质量综合控制研究 摘要:作为典型的非平衡负载，电气化铁道的牵引负载给公共电网带来的谐波、负序和无功等电能质量问题不 容忽视。静止无功补偿装置(SVC)是一种减小甚至消除无功、谐波以及其他电能质量问题的有效方法。以静止 无功补偿器(SVC)为基础，对电气化铁道的电能质量问题的综合控制进行研究。 关键词:电气化铁道;电网;电能质量;综合控制 1 前言 中国的电气化铁道总里程已经突破2·4万公里， 跃居世界第二。电气化铁道具有运载能力强、行车速 度快、节约能源、对环境污染小等优点，在现代国民经 济发展中起着举足轻重的作用。 但是，由于电气化铁道牵引负载所具有的随即波 动性和不对称性，其给公共电网带来的诸如负序电流、 谐波以及无功功率等电能质量问题也引起了极大的关 注。研究如何利用有效手段治理电气化铁道牵引负载 所带来的一系列电能质量问题，确保电网中其他电力 设备的安全经济运行具有重大意义。 2 电气化铁道牵引供电系统 2·1 概述 我国的动力供电电网电压一般为110kV或者 220kV，通过牵引变压器转换为27·5kV作为牵引动力 机车的供电。现在普遍流行的牵引变压器种类主要有 单相牵引变压器、Y-D11牵引变压器、阻抗匹配牵引 变压器、Scott变压器等。我国电气化铁道采用工频交 流50Hz三相供电单相用电，其负荷牵引电力机车的 功率大，速度、负载状况变化频繁，且具有不对称的特 性，导致牵引电网具有功率因数低、谐波含量高、负序 电流大等特点，不但自身损耗大，而且对公共电网及铁 路沿线的其他电力设备也带来严重危害，必须采取有 效措施加以治理[1]。 2·2 单相变压器牵引供电网 采用单相牵引变压器的牵引供电系统拓扑结构如 图1所示[2]。 单相接线牵引网采用单相变压器供电，供电方式 又分为单相接线方式和V-V接线方式。单相接线牵 引变压器的原边跨接于三相电力系统中的两相;副边 一端与牵引侧母线连接，另一端与轨道及接地网连接。 牵引变压器的容量利用率高，但其在电力系统中单相 牵引负荷产生的负序电流较大，对接触网的供电不能 实现双边供电。所以，这种结线只适用于电力系统容 量较大，电力网比较发达，三相负荷用电能够可靠地由 地方电网得到供应的场合。另外，单相牵引变压器要 按全绝缘设计制造。而单相V-V接线将两台单相变 压器以V的方式联于三相电力系统每一个牵引变电 所都可以实现由三相系统的两相线电压供电。两变压 器次边绕组，各取一端联至牵引变电所两相母线上。 而它们的另一端则以联成公共端的方式接至钢轨引回 的回流线。这时，两臂电压相位差60°接线，电流的不 对称度有所减少。这种接线即通常所说的60°接线。 2·3 三相Y-D11变压器牵引供电网 采用三相Y-D11牵引变压器的牵引供电系统拓 扑结构如图2所示[2]。 三相Y-D11结线牵引变压器的高压侧通过引入 线按规定次序接到110kV或220kV，三相电力系统的高 压输电线上;变压器低压侧的一角c与轨道，接地网连 接，变压器另两个角a和b分别接到27·5kV的a相和b 相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂 供电，两臂电压的相位差为60°，也是60°接线。因此，在 这两个相邻的接触网区段间采用了分相绝缘器。 3 SVC静止型动态无功补偿装置 3·1 SVC的发展 静止型动态无功补偿装置SVC是一种先进的高 压电网动态功率因数补偿装置。它通过提高功率因数 来节约大量的电能，同时又起到减少电网谐波、稳定电 压、改善电网质量(环境)的作用。20世纪70年代以 来，以晶闸管控制的电抗器(TCR)、晶闸管投切的电容 器(TSC)以及二者的混合装置(TCR+TSC)等主要形 式组成的静止无功补偿器(SVC)得到快速发展。SVC 可以看成是电纳值能调节的无功元件，它依靠电力电 子器件开关来实现无功调节。SVC作为系统补偿时可 以连续调节并与系统进行无功功率交换，同时还具有 较快的响应速度，它能够维持端电压恒定 3·2 SVC的工作原理及在电网中应用 TCR+TSC型SVC的基本拓扑结构见图3。它由 1台TCR、2台TSC以及2个无源滤波器组成，在实际 系统中，TSC及无源滤波的组数可根据需要设置。 TCR的工作原理是通过控制与相控电抗器连接 的反并联晶闸管对的移相触发脉冲来改变电抗器等效 电纳的大小，从而输出连续可变的无功功率。图3中 两个晶闸管分别按照单相半波交流开关运行，通过改 变控制角α可以改变电感中通过的电流。α的计量以 电压过零点为基准，α在90°~180°之间可部分导通， 导通角增大则电流基波分量减小，等价于用增大电抗 器的电抗来减小基波无功功率。导通角在90°~180° 之间连续调节时电流也从额定到0连续变化，TCR提 供的补偿电流中含有谐波分量[3]。 TSC的工作原理是根据负载感性无功功率的变化 通过反并联晶闸管对来切除或者投入电容器。这里， 晶闸管只是作为投切开关，而不像TCR中的晶闸管起 相控作用。在实际系统中，每个电容器组都要串联一 个阻尼电抗器，以降低非正常运行状态下产生的对晶 闸管的冲击电流值，同时避免与系统产生谐振。用晶 闸管投切电容器组时，通常选取系统电压峰值时或者 过零点时作为投切动作的必要条件。由于TSC中的 电容器只是在两个极端的电流值之间切换，因此它不 会产生谐波，但它对无功功率的补偿是阶跃的。 TCR和TSC组合后的运行原理为:当系统电压低 于设定的运行电压时，根据需要补偿的无功量投入适 当组数的电容器组，并略有一点正偏差(过补偿)，此 时再利用TCR调节输出的感性无功功率来抵消这部 分过补偿容性无功;当系统电压高于设定电压时，则切 除所有电容器组，只留有TCR运行。 4 电网电能质量综合控制与治理 4·1 谐波抑止与无功补偿 利用SVC动态无功补偿装置对牵引供电系统的 谐波和无功进行综合治理的关键是SVC最大无功补 偿量的确定和滤波器支路的设计[3]。 SVC最大无功补偿量Qsvc应该和设计线路牵引负 荷的大小相适应，应该按电气化铁道牵引负荷的最大 有功需求以及补偿后对装设地点功率因数或在最大无 功冲击时的最大电压损耗的要求来确定，具体可以按 照式(1)、(2)来计算。 QSVC=(tanφ1-tanφ2)Pmax(1) 式中，φ1、φ2分别为补偿前后110kV电源测功率 因数角;Pmax为电铁负荷最大有功需求。 QSVC=Qfmax-ΔU%Xs(2) 式中，Qfmax为装设地点最大无功冲击;ΔU%为装 设地点最大电压损耗要求;Xs为系统阻抗。 要想达到理想的谐波抑止效果，必须综合考虑FC 滤波支路的设计，既要保证装置的安全运行，又要达到 预计的理想效果。在实际设计中，首先需要根据供电 臂中所含的谐波分量来确定FC滤波支路的组成。由 于在电力牵引负荷的谐波中， 3、5、7次谐波占了很大 的比重，所以FC滤波支路一般由3、5、7次单调谐滤 波器构成。 当最大无功补偿容量和滤波支路的组成确定后， 如何将需补无功容量合理分配到各滤波支路中，这是 非常重要的问题。如果各滤波支路的容量分配不合 理，一方面会使设备安装总容量偏大，另一方面有可能 因为某此滤波回路补偿功率偏小而发生过负荷，对设 备安全运行造成影响。 一些著名的电气公司采用的一些算法如下[6]: 如西门子公司的无功功率补偿按式(3)分配 Qc(h)=QSVCIh/h∑Ih/h(3) 式中，Qc(h)是第h次滤波支路分配的补偿容量;Ih 为供电臂第h次谐波电流。 BBC电气公司按照式(4)分配无功功率 Qc(h)=QSVC∑Ih(4) AEG电气公司则按照式(5)分配无功 Qc(3)∶Qc(5)∶Qc(11)∶Qc(13)=2∶2∶1∶1 (5) 式中，Qc(3)、Qc(5)、Qc(11)、Qc(13)分别为第3、5、11、 13次滤波支路分配的补偿容量。 4·2 负序电流补偿 牵引电力机车产生的大量负序电流给电网中其他 的电力设备的安全、经济运行带来极大影响。SVC静 止动态无功补偿装置在补偿负序和末端电压上有着相 当高的效率。工程应用上可以选择在电网系统和负荷 上都安装SVC[5]。 在电网系统端安装应用SVC来补偿负序电流的 原则是参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws)。不管采 用哪一种牵引变压器，负序补偿的实现分为如下两步: (1)电力因数修正。通过安装电容器件，使得每 相负荷都为电阻性。 (2)参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws)，AB相 的电阻性负荷G，与BC相的电容性负荷G/ 3以及CA 相的电感性负荷G/ 3互相对称。 电流环路图和相位图分别如图4、5所示: 从图5可以明显看到线电流I·A，I·B，I·C是对称 且正序的，BC相和CA相之间的阻抗负载也可以做到 类似的对称，因此系统中的所有负序电流都可以被补 偿而消除。 现在问题的关键是如何随着牵引负荷的起伏动态 地控制补偿需要的电容和电感器组。急于数字信号处 理器(DSP)的固定电容(FC)和晶闸管控制的电抗器 (TCR)的组合得以广泛应用，如图6所示。得益于 DSP对数据信息的快速处理，补偿所需的电容和电感 参数可以被快速、精确计算得到。 5 结论与展望 本文提出的基于静止动态无功补偿装置(SVC)的 电气化铁道牵引电网电能质量综合控制与治理原理与 方案具有重要的工程意义。电气化铁道的电能质量是 一个突出且严峻的课题与难题，要求我们不断探求新 的综合补偿方法，来综合控制与治理影响电能质量的 无功、谐波、负序等因素，以提高电网电能质量，确保电 网安全、经济运行。 参考文献 [1] 李群湛电气化铁道并联综合补偿及其应用[M]北京:中国铁道 出版社， [2] TB/10009-2005铁路电力牵引供电设计规范[S] [3] 王兆安谐波抑止和无功功率补偿[M]北京:机械工业出版社， [4] 铁道部电气化工程局电气化勘测设计院电气化铁道设计手册牵 引供电系统[M]北京:中国铁道出版社， [5] 安鹏，张雷，刘玉田电气化铁道对电力系统安全运行的影响及对 策[J]山东电力技术， 2005， (4): 16- [6] 马千里动态无功补偿装置在牵引变电所的应用[J]电气化铁 道， 2008(4)希望采纳

轨道交通牵引供电系统论文

浅谈某新建发电厂接入系统及电气部分设计我这边完全可以给你帮助。我可以友情送给你相关资料，你自己多看看就有思路了。得到充分的体现，读者可以自己体会；关于各章的“小结”已经完成，“结论”还能说什么？学生因此而怀疑撰写“结论”的必要性。作为教师，我们通常给予研究生以这样的指导：当有关事实的研究完成以后，是否能从中抽绎出超越事实的一般概念？学术抽象能力的获得，来源于对于相关知识和理论的系统把握，缺乏相应的知识准备，则无法进行学术的抽象。学术抽象的过程可以简化为如下

选一个子系统来写，好写一点，比如轨道、车辆、车站、通信、信号、BAS系统、FAS系统、PIS系统、AFC系统、供电、牵引，行调等

引 言燃料电池发电是将燃料的化学能直接转换为电能的过程，其发电效率不受卡诺循环的限制，发电效率可达到50％一70％，被誉为二十一世纪重要的发电新技术之一。目前，国际上磷酸型燃料电池已进入商业化，其它几种燃料电池预计在2005年一2010年200KW一将全面进入商业此。对于这种蓬勃发展的发电新技术，国家电力公司应该采取怎样态度?要不要发展?怎样发展?这些问题亟待解决。一 燃料电池发电的技术特点和应用形式1技术特点燃料电池发电是在一定条件下使燃料(主要是H2)和氧化剂(空气中的02)发电化学反应，将化学能直接转换为电能和热能的过程。与常规电池的不同：只要有燃料和氧化剂供给，就会有持续不断的电力输出。与常规的火力发电不同，它不受卡诺循环的限制，能量转换效率高。与常规发电相比燃料电池具有以下优点：(1)理论发电效率高，发展潜力大。燃料电池本体的发电效率可达到50一60％，组成的联合循环发电系统在(10—50)MW规模即可达到70％以上的发电效率。(2)污染物和温室气体排放量少。与传统的火电机组相比，C02排出量可减少40％一60％。Nox(＜2ppm)和SOx(＜1ppm)排放量很少。(3)小型高效，可提高供电可靠性。燃料电池的发电效率受负荷和容量的影响较小。(4)低噪音。在距发电设备3英尺(1．044米)处噪音小于60dB(A)。(5)电力质量高。电流谐波和电压谐波均满足IEEE519标准。(6)变负荷率高。变负荷率可达到(8％一lO％)／min，负荷变化的范围大(20一120)。(7)燃料电池可使用的燃料有氢气、甲醇、煤气、沼气、天然气、轻油、柴油等。(8)模块化结构，扩容和增容容易，建厂时间短。(9)占地面积小，占地面积小于lm2／KW。(10)自动化程度高，可实现无人操作。总之，燃料电池是一种高效、洁净的发电方式，既适合于作分布式电源，又可在将来组成大容量中心发电站，是2l世纪重要的发电方式。制约燃料电池走向大规模商业化的主要因素是：高价格和寿命问题。2燃料电池的应用形式(1)现场热电联供，常用的容量为200KW一1MW。(2)分布式电源，容量比现场用燃料电池大，约(2—20)MW。(3)基本负荷的发电站(中心发电站)，容量为(100—300MW)。(4)燃料电池还可用于100W—100KW多种可移动电源、便携式电源、航空电源、应急电源和计算机电源等。二 为什么要在我国电力系统发展燃料电池发电技术1采用燃料电池发电是提高化石燃料发电效率的重要途径之一以高温燃料电池组成的联合循环发电系统，可使发电效率达到60—75(LHV)，这一目标将在2005年左右实现。预计到2010年，发电效率可超过72％。煤气化燃料电池联合循环(IGFC)的发电效率可达到62％以上。以燃料电池组成的热电联产机组的总热效率可达到85％以上。燃料电池本体的发电效率基本不随容量的变化而变化，这使得燃料电池既可用作小容量分散电源，又可用于集中发电应用范围广泛。2燃料电池发电可有效地降低火力发电的污染物和温室气体排放量燃料电池发电中几乎没有燃烧过程，NOx排放量很小，一般可达到(O．139一0．236)kg／MW?h以下，远低于天然气联合循环的NOx排放量(1kg／MW?h一3kg/MW．h)。由于燃料进入燃料电池之前必须经过严格的净化处理，碳氢化合物也必须重整成氢气和CO，因此，尾气中S02、碳氢化合物和固态粒子等污染物排量也污染物的含量非常低。与常规燃煤发电机组相比，C02的排放量可减少40％一60．在目前CO2分离和隔绝技术尚不成熟的状况下，通过提高能源转换效率减少CO2排放是必然的选择。3采用燃料电池发电可提高供电的灵活性和可靠性燃料电池具有高效率、低污染、低噪声、模块化结构、体积小、可靠性高等突出特点，是理想的分布式电源。与目前一些可做为分布式电源的内燃机相比，燃料电池的发电效率更高、污染更低。在250KW—lOMW的功率范围内，具有与目前数百兆瓦中心电站相当甚至更高的发电效率。作为备用电源的柴油发电机由于污染和噪声大不宜在未来的城市中应用。低温燃料电池不仅发电效率高，而且启动快、变负荷能力强，是很好的备用电源。现代社会对供电的可靠性和环境的兼容性要求越来越高，高效、低污染的分布式电源系统日益受到重视。近年来美国、加拿大、台湾相继发生因自然灾害或人为因素造成的大面积停电，许多重要用户长期不能恢复供电，给社会和经济造成了巨大的损失。北约轰炸南联盟，使电力系统严重受损。这些由不可抗力引起的电网破坏无不使人引发出一个重要的思考：提高我国电力系统供电的可靠性和供电质量，虽然主要依靠电网的改造和技 术革新，但如果在电网中有许多分布式电源在运转，供电的可靠性将会大大提高。 对于象军事基地、指挥中心、医院、数据处理和通讯中心、商业大楼、娱乐中心、政府要害部门、制药和化学材料工业、精密制造工业等部门，对电力供应的可靠性和质量要求很高。目前采用的备用电源效率低、污染严重、电压波动大。而采用燃料电池作为分布式电源向这些部门提供电力，会使供电的可靠性和电力质量大大提高。他们将是燃料电池发电技术的第一批用户。对于边远地区，负荷小且分散，若建设完善的电网，不仅投资大，线损大，且电网末端地区电力质量不稳定。对于这些区域若辅助燃料电池发电的分布式电源，更能有效地解决这些地区的电力供应问题。燃料电池的重量比功率和体积比功率均比常规的小型发电装置大，因此，它也是理想的移动电源，适合于各种建设工地、野外作业和临时急用。4发展燃料电池发电技术是提高国家能源和电力安全的战略需要美国已将燃料电池发电列为国家安全关键技术之一。美、日之所以能在燃料电池技术方面处于世界领先地位，与国家从战略高度予以组织、资助和推动密不可分。在目前复杂的国际环境下，高技术的垄断日趋严重，掌握清洁高效发电的高新技术对未来国家的能源和电力安全具有重要的战略意义，而燃料电池发电技术，正是这种高效清洁的高新发电技术之一。燃料电池突出的优点，以及发达国家竟相投入巨资研究开发的行动，足以说明燃料电池发电技术在21世纪会起到越来越重要的作用。5发展燃料电池发电技术是国电公司“加强技术创新，发展高科技，形成高新技术产业”的需要燃料电池发电技术是电力工业中的高新技术，己受到普遍重视。美国燃料电池发电技术的研究开发主要由美国能源部组织实施，其中一个重要的目的就是形成新的高技术产业，为美国的经济注入新的活力。日本的东京电力公司、关西电力公司及其它公用事业单位是日本燃料电池开发及商业化的主要承担者和推动者，其目的也是为电力公司注入新的经济增长点以获得巨大的经济效益和社会效益。国家电力公司处在完成“两型”、“两化”、“进入世界500强”的历史时刻，恰逢党中央国务院号召全国各行业“加强技术创新，发展高科技，实现产业化”的有利时机，在国家电力公司内不失时机地进行燃料电池发电技术的研究开发是非常必要的。采取引进、消化、吸收和再创新的技术路线，以高起点，在尽可能短的时间内初步形成自主产权的燃料电池发电关键技术，不仅可以使我国在燃料电池发电技术领域与国外的差距大大缩小，而且，对国家电力公司进行发电系统的结构调整、技术创新、形成高新技术产业、实现跨越式发、提高国际竞争能力都具有非常重要的意义。6燃料电池发电技术在我国有广阔的发展前景未来二十年，随着我国“西气东送”，全国天然气管网的不断完善及液化天然气(LNG)的广泛应用，燃用天然气的燃料电池发电将会有很大市场。煤层气也是燃料电池的理想燃料。我国丰富的煤层气资源也将是燃料电池发电的巨大潜在能源之一。燃料电池可与常规燃气一蒸汽联合循环结合，形成更高效率的发电方式。与煤气化联合循环(IGCC)结合，形成数百兆瓦级的大型、高效、低污染的中心发电站，比IGCC效率更高，污染更小。燃料电池可与水电、风电和太阳能发电等结合，在高出力时，利用电解水制氢，低出力时用燃料电池发电，达到既储能，又高效发电的目的。采取气化或厌氧处理的方法将生物质变为燃料气，通过燃料电池发电，提高能源转换效率，并降低污染物排放量。对一些经济欠发达但有丰富的沼气资源的地区，利用燃料电池发电技术有可能更有有效地解决这些地区的电力供应问题。7与国外有较大的差距在燃料电池发电技术方面，我国与国际先进水平有较大的差距。在MCFC和SOFC技术方面，国外已分别示范成功了2MW和100KW的燃料电池发电机组，而我国在这方面才刚刚起步，2000年才可望研制出2KW左右的试验装置。在PAFC和PEFC技术方面，国内与国外的差距更大。倘若我们现在不开始研究开发燃料电池发电技术，等到燃料电池完全成熟后再引进，不但会受制于人，还将付出更大的经济代价，更谈不上尽快形成燃料电池发电的产业化。若不能形成燃料电池的产业化并在电力系统广泛应用，那么，也谈不上提高发电效率和降低污染物的排放。只有从现在开始，在国外的基础上，高起点研究，经过10—20年的努力，有可能在国电公司形成燃料电池的产业和广泛的商业应用。8在我国电力系统发展燃料电池发电技术是市场经济条件下的迫切要求分散式电源作为大电网的有效补充己得到许多国家的重视，而电源提供者的多元化更是一种趋势。我国电网的容量大、技术水平和可靠性还较低、抵御各种灾害的能力较差，在这种情况下，小型高效的燃料电池分布式电源随着技术的商业化市场潜力巨大。倘若电力系统不及时进行研究开发，在未来几年内，有可能被国外企业和国内其它其它行业或民营企业占领燃料电池分散电源市场。在市场经济条件下，国电公司既是用户，又是开发者。对于燃料电池这样重要的发电高新技术，应不失时机地着手研究开发，联合国内一些基础研究单位，争取纳入国家的攻关计划，获得国家支持，在尽可能短的时间内，形成燃料电池发电技术研究开发的优势，开发燃料电池发电关键技术和成套技术，形成国电公司的高新技术产业，既可优化调整电力结构，又能满足市场的不同需求。三 国外燃料电池发展计划及商业化的预测1美国燃料电池发电技术研究开发状况1美国燃料电池发电技术的研究开发计划1997年，美国总统克林顿颁发了"改善气候行动计划”，燃料电池被确定为一项关键技术，联邦政府为此制定了一项“美国联邦燃料电池发展计划”，目的是通过燃料电池的商业化来减少温室气体排放量。在这项计划中，对每一个燃料电池的新用户资助l000／KW的优惠。结果，仅在1998年，就有42台200kwPAFC发电机组投入运行。美国政府鼓励在一些对环境敏感的地区建立燃料电池发电站。此外，政府已促使美国所有的军事基地安装200KW燃料电池发电机组。通过这些措施，加速燃料电池的商业化，并提高国家能源的安全性。美国政府投入巨资研究开发燃料电池发电技术的另一个目的，就是要保持美国在这一领域的领先地位。随着商业化过程不断深入，将逐步形成新的高技术产业，为美国的经济注入新的活力，提供更多的就业机会。美国DOE的燃料电池发展计划如下：PAFC己商业化，不再投入资金进行研究开发。PAFC目前的发电效率为40％一45(LHV)，热电联产的热效率为80％(LHV)。已完成250KW和2MWMCFC的现场示范，预计2002年进行20MW的示范；2003年左右，使250KW和MW级MCFC达到商业化；2010年，燃用天然气的250KW一20MWMCFC分散电源达到商业化，100MW以上MCFC的中心电站也进入商业化;2020年，100MW以上燃煤MCFC中心发电站进入商业化。MCFC技术目标是运行温度为650℃，发电效率达到60％(LHV)，组成联合循环的发电效率为70(LHV)，热电联产的热效率达到85(LHV)以上。目前，己完成25kw和100kwSOFC现场试验，正在进行SOFC的商业化设计。预计2002年左右，进行MW级SOFC示范；2003年左右，100kw一1MWSOFC进行商业化：2010年，250kw一20MW燃用天然气的SOFC以分布式电源形式进入商业化，100MW以上燃用天然气的SOFC以中心电站形式进入商业化；2020年，100W及以上容量的燃煤S0FC以中心电站的形式进入商业化。SOFC技术目标是：运行温度为1000℃，发电效率达到62％(LHV)，组成联合循环的发电效率达到72％(LHV)，热电联产的热效率达到85(LHV)以上，燃煤时发电效率可达到65％(LHV)，这一目标预计2010完成。美国是最早研究开发PEFC的国家，但在大容量化和商业应用方面已落后于加拿大。目前美国生产的质子交换膜仍居世界领先水平。美国在PEFC的开发方面是面向家庭用分散式电源，实现热电联供。PlugPower公司与GE合作，计划2001年使10kwPEFC进入商业化，价格达到S750—1000／kw，大批量生产后，使PEFC的价格达到$350／kw。2市场预测美国能源部(DOE)对美国潜在的燃料电池市场的预测认为：在2005年一2010年，美国年需求燃料电池发电容量约2335MW一4075MW。现在美国的燃料电池年生产能力为60MW，商业化的价格为$2000一$3000／kw，若年生产能力达到100MW／a，商业化的价格则可达到$l000—$1500/Kw。若能达到(2000—4000)MW／a的生产能力，燃料电池的原材料费仅$200一$300／kw。那么燃料电池的价格则有可能达到$900—$l100／kw，此时可完全与常规的发电方式竞争。2日本燃料电池发电技术的发展进程及应用前景预测1发展进程日本在PAFC研究方面，走的是一条引进合作、消化吸收、再提高的路线。1972年东京煤气公司从美国引进两台PAFC燃料电池发电机组，大阪煤气公司也在1973年引进两台PAFC机组。日本政府于1981年设立了以开发节能技术为宗旨的“月光计划”，燃料电池发电是其中一项重要内容。此后，日本国内的电力公司、煤气公司和一些大型的制造厂纷纷投入燃料电池的研究开发，并与美国IFC合作，使日本的PAFC得到更大的发展。目前，日本的PAFC技术已赶上了美国，商业化程度超过了美国。5MW(富士电机制造)和11MW(东芝与IFC合制)均在日本投运，日本公司制造的PAFC机组已运行了近100多台。日本有关MCFC的研究是从1981年开始的，通过自主开发并与美国合作。1987年10kwMCFC开发成功，1993年100kw加压型MCFC开发成功，1997年开发出1MW先导型MCFC发电厂，并投入运行。MCFC已被列为日本“新阳光计划”的一个重点，目标是2000年一2010年，实现燃用天然气的10MW一50MW分布式MCFC发电机组的商业化，并进行100MW以上燃用天然气的MCFC联合循环发电机组的示范，2010年后，实现煤气化MCFC联合循环发电，并逐步替代常规火电厂。日本的SOFC技术也是从1981年的“月光计划”开始研究的，立足于自主开发。1989年一1991年，开发出l00W一400WSOFC电池堆，1992年一1997年开发出l0kw平板型SOFC。SOFC的研究进展也远远落后于NEDO原来的计划。“新阳光计划”中预计2000年一2010年，使SOFC达到MW级，并形成联合循环发电。日本的PEFC也被列入“新阳光计划”，目前开发的容量为(1—2)kw。2政府采取的措施日本政府在“月光计划”和“新阳光计划”中，先后资助了3台200kw、2台lMW和l台5MW的PAFC；1台100kw和1台1MW的MCFC示范电站研究开发、建设及运行。在通产省和NEDO的统一组织和管理下，使公用事业单位(电力公司和煤气公司)和开发商及研究单位紧密结合，实现燃料电池研究开发和商业示范应用一体化。日本电力公司和煤气公司，过去十年来安装了约80多台燃料电池机组，装机容量达到1MW，燃料电池及电厂的费用主要由业主承担，但是制造商和政府也各承担一部分。这种政府和企业联合研究开发的方式促进了日本燃料电池的发展。使用燃料电池发电享有许多优惠政策：燃料电池的相关设备，在未超过一定规模时，其工程计划仅须申报即可动工。对500kw以下的常压燃料电池生产与使用的审批手续大大简化。在医院、旅馆、办公大楼等安装的燃料电池发电机组，政府提供的经费资助。新建的燃料电池发电设备享有10的免税额，并获有30％的加速折旧。对装设于电力公司或自备发电用的燃料电池项目，日本开发银行将提供投资额40％的低息贷款。3市场预测1990年，日本通产省发表了“长期电源供需展望”报告，预计日本国内的燃料电池发电容量到2000年约2250MW；2010年约10720MW，电力系统用5500MW，其中约有2400MW是MCFC和SOFC高温型燃料电池；2010年煤气化MCFC和SOFC达到实用化；发电效率达到50％一60％。由于燃料电池发电技术仍有许多技术上的难题没有突破，进展速度低于预期值，因此日本目前已将原目标做了修正，预计2000年燃料电池装机容量将达到200MW，其中分布式电源l12MW，工业用热电联产型为88MW；2010年将达到2200MW，其中分布式电源型为735MW，工业用热电联产型为1465MW。3其它国家和地区的发展进程目前，欧洲的燃料电池发电技术远远落后于美国和日本。80欧洲又重新开始研究燃料电池发电技术。它们采用向美国、日本购买电池组，自行组装发电厂的方式来发展PAFC发电技术。1990年成立了一个“欧洲燃料电池集团(EFCG)”。意大利已完成了一座1MW的PAFC示范工程，由IFC供应，BOP由欧洲制造。意大利、西班牙与美国IPC合作，于1993年在米兰建了一座l00kwMCFC电厂，1996年投运。德国正在开发250kwMCFC。德国西门子公司于1998年收购了美国西屋公司的管形SOFC技术后，现在拥有世界上最先进的平板型和管形SOFC技术。 加拿大在PEFC方面居世界领先地位，在继续开发交通用PEFC的同时，目前也将PEFC应用于固定电站，已建成250kwPEFC示范电站，目标是在近几年内使250kw级PEPC商业化。澳大利亚在1993年一1997年，共投资3000万美元，研究开发平板型SOFC，目前正在开发(20一25)kwSOFC电池堆。韩国电力公司于1993年从日本购进一座200kwPAFC进行示范运行。4国外发展燃料电池发电技术的经验总结回顾国外燃料电地发展的道路，有许多值得我们吸取和借鉴的经验。美国在燃料电池发电技术的研究开发方面始终处于世界领先地位。除了雄厚的财力之外，还有三方面重要的原因：一是政府将燃料电池发电技术视为提高火力发电效率、减少污染物和温室气体排放的重要措施，列入政府的“改变气侯技术战略”中，并大力投入资金和力量研究开发；二是燃料电池技术提高到“国家能源安全并大力投入资金和力量研究开发；三是将燃料电池技术提高到“国家能源安全关键技术”的战略高度，DOD和DOE均投入资金研究开发；四是对燃料电池的应用前景充满信心，希望能形成新的高技术产业，给美国的经济注入新的活力，政府和企业共同投入资金研究开发，力图保持领先地位。日本走的是一条通过与美国合作、引进技术并消化吸收实现产业化的路线，并在PAFC的商业化方面己超过了美国，在MCFC的研究开发方面也接近美国。成功的重要经验也是政府对燃料电池给予高度重视，先后列入了“月光计划”和“新阳光计划”，大力投入研究开发。另一条经验是研究机构、企业和用户联合，组成从研究、开发到商业应用一体化集团，既承担研究开发的风险，也享受成功的优惠。加拿大Ballard公司在PEFC方面成功的经验告诉我们：只要坚定不移地进行研究开发，一个小公司也能在10—20年内成为举世瞩目的燃料电池技术拥有者。 燃料电池起源于欧洲，但是，现在欧洲的燃料电池技术已远远落后于美国和日本。主要原因是政府和企业对燃料电池发电技术重视不够。目前，欧洲已经意识到这一点，成立了—个燃料电池发电技术集团，引进美国、日本的技术，并进行研究开发。四 各种燃料电池发电技术综合比较1 AFC：与其它燃料电池相比，AFC功率密度和比功率较高，性能可靠。但它要以纯氢做燃料，纯氧做氧化剂，必须使用Pt、Au、Ag等贵金属做催化剂，价格昂贵。电解质的腐蚀严重，寿命较短，这些特点决定了AFC仅限于航天或军事应用，不适合于民用。2 PAFC：以磷酸做为电解质，可容许燃料气和空气中C02的存在。这使得PAFC成为最早在地面上应用或民用的燃料电池。与AFC相比它可以在180℃一210℃运行，燃料气和空气的处理系统大大简化，加压运行时，可组成热电联产。但是，PAFC的发电效率目前仅能达到40％一45％(LHV)，它需要贵金属铂做电催化剂；燃料必须外重整：而且，燃料气中C0的浓度必须小于1％(175℃)一2(200℃)，否则会使催化剂中毒；酸性电解液的腐蚀作用，使PAFC的寿命难以超过40000小时。PAFC目前的技术已成熟，产品也进入商业化，做为特殊用户的分散式电源、现场可移动电源和备用电源，PAFC还有市场，但用作大容量集中发电站比较困难。3 MCFC：在650℃一700℃运行，可采用镍做电催化剂，而不必使用贵重金属：燃料可实现内重整，使发电效率提高，系统简化；CO可直接用作燃料；余热的温度较高，可组成燃气／蒸汽联合循环，使发电容量和发电效率进一步提高。与SOFC相比，MCFC的优点是：操作温度较低，可使用价格较低的金属材料，电极、隔膜、双极板的制造工艺简单，密封和组装的技术难度相对较小，大容量化容易，造价较低。缺点是：必须配置C02循环系统；要求燃料气中H2S和CO小于5PPM；熔融碳酸盐具有腐蚀性，而且易挥发；与SOFC相比，寿命较短；组成联合循环发电的效率比SOFC低。与低温燃料电池相比，MCFC的缺点是启动时间较长，不适合作备用电源。MCFC己接近商业化，示范电站的规模已达到2MW。从MCFC的技术特点和发展趋势看，MCFC是将来民用发电(分散电源和中心电站)的理想选择之一。4 SOFC：电解质是固体，可以被做成管形、板形或整体形。与液体电解质的燃料电池(AFC、PAFC和MCFC)相比，SOFC避免了电解质蒸发和电池材料的腐蚀问题，电池的寿命较长(已达到70000小时)。CO可做为燃料，使燃料电池以煤气为燃料成为可能。SOFC的运行温度在1000℃左右，燃料可以在电池内进行重整。由于运行温度很高，要解决金属与陶瓷材料之间的密封也很困难。与低温燃料电池相比，SOFC的启动时间较长，不适合作应急电源。与MCFC相比，SOFC组成联合循环的效率更高，寿命更长(可大于40000小时)；但SOFC面临技术难度较大，价格可能比MCFC高。示范业绩证明SOFC是未来化石燃料发电技术的理想选择之一，既可用作中小容量的分布式电源(500kw一50MW)，也可用作大容量的中心电站(＞l00MW)。尤其是加压型SOFC与微型燃气轮结合组成联合循环发电的示范，将使SOFC的优越性进一步得到体现。5 PEFC：PEPC的运行温度较低(约80℃)，它的启动时间很短，在几分钟内可达到满负荷。与PAFC相比，电流密度和比功率都较高，发电效率也较高(45％一50(LHV))，对CO的容许值较高(＜10ppm)。PEFC的余热温度较低，热利用率较低。与PAFC和MCFC等液体电解质燃料电池相比，它具有寿命长，运行可靠的特点。PEFC是理想的可移动电源，是电动汽车、潜艇、航天器等移动工具电源的理想选择之一。目前，在移动电源、特殊用户的分布式电源和家庭用电源方面有一定的市场，不适合做大容量中心电站。结 论选择适合于我国电力系统发展的燃料电池发电技术，应综合考虑以下几点：较高的发电效率；环保性能好；既能作为高效、清洁的分布电源，又具有形成大容量的联合循环中心发电站的发展潜力；既能以天然气为燃料，又具有以煤为燃料的可能性；技术的先进性及商业化进程；运行的可靠性和寿命；降低造价的潜力；国内的基础。综合考虑以上几点，对适合于我国电力系统发展的燃料电池发电技术，提出以下几点选择意见：(1)优先发展高温燃料电池发电技术。即选择MCFC和SOFC为我国电力系统燃料电池发电技术的主要发展方向，这两种燃料电池既能以天然气为燃料作为高效清洁的分布电源，又具有形成大容量的联合循环中心发电站(以天然气或煤为燃料)的发展潜力。(2)MCFC和SOFC各有特点，都存在许多问题，尚未商业化。若考虑技术难度和成熟程度以及商业化的进程，对于MCFC，应走引进、消化吸收、研究创新，实现国产化的技术路线，并尽快投入商业应用：对于SOFC，应立足于自主开发，走创新和跨越式发展的技术发展路线。(3)随着氢能技术的发展，PEFC在移动电源、分散电源、应急电源、家庭电源等方面具有一定优势和的市场潜力，国家电力公司应密切跟踪研究。(4)AFC不适合于民用发电。PAFC技术目前已趋于成熟，与MCFC、SOFC和PEFC比较，已相对落后。因此，AFC和PAFC不应做为国家电力公司研究开发的方向。参考文献[1] 许世森，朱宝田等，在我国电力系统发展的燃料电池发电的技术路线和实施方案研究，国家电力公司热工研究院，1999．12

轨道交通牵引供电系统论文题目

浅谈门禁系统在城市轨道交通中的应用试析自动闭塞情况下列车时间间隔

电气化铁道电能质量综合控制研究 摘要:作为典型的非平衡负载，电气化铁道的牵引负载给公共电网带来的谐波、负序和无功等电能质量问题不 容忽视。静止无功补偿装置(SVC)是一种减小甚至消除无功、谐波以及其他电能质量问题的有效方法。以静止 无功补偿器(SVC)为基础，对电气化铁道的电能质量问题的综合控制进行研究。 关键词:电气化铁道;电网;电能质量;综合控制 1 前言 中国的电气化铁道总里程已经突破2·4万公里， 跃居世界第二。电气化铁道具有运载能力强、行车速 度快、节约能源、对环境污染小等优点，在现代国民经 济发展中起着举足轻重的作用。 但是，由于电气化铁道牵引负载所具有的随即波 动性和不对称性，其给公共电网带来的诸如负序电流、 谐波以及无功功率等电能质量问题也引起了极大的关 注。研究如何利用有效手段治理电气化铁道牵引负载 所带来的一系列电能质量问题，确保电网中其他电力 设备的安全经济运行具有重大意义。 2 电气化铁道牵引供电系统 2·1 概述 我国的动力供电电网电压一般为110kV或者 220kV，通过牵引变压器转换为27·5kV作为牵引动力 机车的供电。现在普遍流行的牵引变压器种类主要有 单相牵引变压器、Y-D11牵引变压器、阻抗匹配牵引 变压器、Scott变压器等。我国电气化铁道采用工频交 流50Hz三相供电单相用电，其负荷牵引电力机车的 功率大，速度、负载状况变化频繁，且具有不对称的特 性，导致牵引电网具有功率因数低、谐波含量高、负序 电流大等特点，不但自身损耗大，而且对公共电网及铁 路沿线的其他电力设备也带来严重危害，必须采取有 效措施加以治理[1]。 2·2 单相变压器牵引供电网 采用单相牵引变压器的牵引供电系统拓扑结构如 图1所示[2]。 单相接线牵引网采用单相变压器供电，供电方式 又分为单相接线方式和V-V接线方式。单相接线牵 引变压器的原边跨接于三相电力系统中的两相;副边 一端与牵引侧母线连接，另一端与轨道及接地网连接。 牵引变压器的容量利用率高，但其在电力系统中单相 牵引负荷产生的负序电流较大，对接触网的供电不能 实现双边供电。所以，这种结线只适用于电力系统容 量较大，电力网比较发达，三相负荷用电能够可靠地由 地方电网得到供应的场合。另外，单相牵引变压器要 按全绝缘设计制造。而单相V-V接线将两台单相变 压器以V的方式联于三相电力系统每一个牵引变电 所都可以实现由三相系统的两相线电压供电。两变压 器次边绕组，各取一端联至牵引变电所两相母线上。 而它们的另一端则以联成公共端的方式接至钢轨引回 的回流线。这时，两臂电压相位差60°接线，电流的不 对称度有所减少。这种接线即通常所说的60°接线。 2·3 三相Y-D11变压器牵引供电网 采用三相Y-D11牵引变压器的牵引供电系统拓 扑结构如图2所示[2]。 三相Y-D11结线牵引变压器的高压侧通过引入 线按规定次序接到110kV或220kV，三相电力系统的高 压输电线上;变压器低压侧的一角c与轨道，接地网连 接，变压器另两个角a和b分别接到27·5kV的a相和b 相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂 供电，两臂电压的相位差为60°，也是60°接线。因此，在 这两个相邻的接触网区段间采用了分相绝缘器。 3 SVC静止型动态无功补偿装置 3·1 SVC的发展 静止型动态无功补偿装置SVC是一种先进的高 压电网动态功率因数补偿装置。它通过提高功率因数 来节约大量的电能，同时又起到减少电网谐波、稳定电 压、改善电网质量(环境)的作用。20世纪70年代以 来，以晶闸管控制的电抗器(TCR)、晶闸管投切的电容 器(TSC)以及二者的混合装置(TCR+TSC)等主要形 式组成的静止无功补偿器(SVC)得到快速发展。SVC 可以看成是电纳值能调节的无功元件，它依靠电力电 子器件开关来实现无功调节。SVC作为系统补偿时可 以连续调节并与系统进行无功功率交换，同时还具有 较快的响应速度，它能够维持端电压恒定 3·2 SVC的工作原理及在电网中应用 TCR+TSC型SVC的基本拓扑结构见图3。它由 1台TCR、2台TSC以及2个无源滤波器组成，在实际 系统中，TSC及无源滤波的组数可根据需要设置。 TCR的工作原理是通过控制与相控电抗器连接 的反并联晶闸管对的移相触发脉冲来改变电抗器等效 电纳的大小，从而输出连续可变的无功功率。图3中 两个晶闸管分别按照单相半波交流开关运行，通过改 变控制角α可以改变电感中通过的电流。α的计量以 电压过零点为基准，α在90°~180°之间可部分导通， 导通角增大则电流基波分量减小，等价于用增大电抗 器的电抗来减小基波无功功率。导通角在90°~180° 之间连续调节时电流也从额定到0连续变化，TCR提 供的补偿电流中含有谐波分量[3]。 TSC的工作原理是根据负载感性无功功率的变化 通过反并联晶闸管对来切除或者投入电容器。这里， 晶闸管只是作为投切开关，而不像TCR中的晶闸管起 相控作用。在实际系统中，每个电容器组都要串联一 个阻尼电抗器，以降低非正常运行状态下产生的对晶 闸管的冲击电流值，同时避免与系统产生谐振。用晶 闸管投切电容器组时，通常选取系统电压峰值时或者 过零点时作为投切动作的必要条件。由于TSC中的 电容器只是在两个极端的电流值之间切换，因此它不 会产生谐波，但它对无功功率的补偿是阶跃的。 TCR和TSC组合后的运行原理为:当系统电压低 于设定的运行电压时，根据需要补偿的无功量投入适 当组数的电容器组，并略有一点正偏差(过补偿)，此 时再利用TCR调节输出的感性无功功率来抵消这部 分过补偿容性无功;当系统电压高于设定电压时，则切 除所有电容器组，只留有TCR运行。 4 电网电能质量综合控制与治理 4·1 谐波抑止与无功补偿 利用SVC动态无功补偿装置对牵引供电系统的 谐波和无功进行综合治理的关键是SVC最大无功补 偿量的确定和滤波器支路的设计[3]。 SVC最大无功补偿量Qsvc应该和设计线路牵引负 荷的大小相适应，应该按电气化铁道牵引负荷的最大 有功需求以及补偿后对装设地点功率因数或在最大无 功冲击时的最大电压损耗的要求来确定，具体可以按 照式(1)、(2)来计算。 QSVC=(tanφ1-tanφ2)Pmax(1) 式中，φ1、φ2分别为补偿前后110kV电源测功率 因数角;Pmax为电铁负荷最大有功需求。 QSVC=Qfmax-ΔU%Xs(2) 式中，Qfmax为装设地点最大无功冲击;ΔU%为装 设地点最大电压损耗要求;Xs为系统阻抗。 要想达到理想的谐波抑止效果，必须综合考虑FC 滤波支路的设计，既要保证装置的安全运行，又要达到 预计的理想效果。在实际设计中，首先需要根据供电 臂中所含的谐波分量来确定FC滤波支路的组成。由 于在电力牵引负荷的谐波中， 3、5、7次谐波占了很大 的比重，所以FC滤波支路一般由3、5、7次单调谐滤 波器构成。 当最大无功补偿容量和滤波支路的组成确定后， 如何将需补无功容量合理分配到各滤波支路中，这是 非常重要的问题。如果各滤波支路的容量分配不合 理，一方面会使设备安装总容量偏大，另一方面有可能 因为某此滤波回路补偿功率偏小而发生过负荷，对设 备安全运行造成影响。 一些著名的电气公司采用的一些算法如下[6]: 如西门子公司的无功功率补偿按式(3)分配 Qc(h)=QSVCIh/h∑Ih/h(3) 式中，Qc(h)是第h次滤波支路分配的补偿容量;Ih 为供电臂第h次谐波电流。 BBC电气公司按照式(4)分配无功功率 Qc(h)=QSVC∑Ih(4) AEG电气公司则按照式(5)分配无功 Qc(3)∶Qc(5)∶Qc(11)∶Qc(13)=2∶2∶1∶1 (5) 式中，Qc(3)、Qc(5)、Qc(11)、Qc(13)分别为第3、5、11、 13次滤波支路分配的补偿容量。 4·2 负序电流补偿 牵引电力机车产生的大量负序电流给电网中其他 的电力设备的安全、经济运行带来极大影响。SVC静 止动态无功补偿装置在补偿负序和末端电压上有着相 当高的效率。工程应用上可以选择在电网系统和负荷 上都安装SVC[5]。 在电网系统端安装应用SVC来补偿负序电流的 原则是参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws)。不管采 用哪一种牵引变压器，负序补偿的实现分为如下两步: (1)电力因数修正。通过安装电容器件，使得每 相负荷都为电阻性。 (2)参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws)，AB相 的电阻性负荷G，与BC相的电容性负荷G/ 3以及CA 相的电感性负荷G/ 3互相对称。 电流环路图和相位图分别如图4、5所示: 从图5可以明显看到线电流I·A，I·B，I·C是对称 且正序的，BC相和CA相之间的阻抗负载也可以做到 类似的对称，因此系统中的所有负序电流都可以被补 偿而消除。 现在问题的关键是如何随着牵引负荷的起伏动态 地控制补偿需要的电容和电感器组。急于数字信号处 理器(DSP)的固定电容(FC)和晶闸管控制的电抗器 (TCR)的组合得以广泛应用，如图6所示。得益于 DSP对数据信息的快速处理，补偿所需的电容和电感 参数可以被快速、精确计算得到。 5 结论与展望 本文提出的基于静止动态无功补偿装置(SVC)的 电气化铁道牵引电网电能质量综合控制与治理原理与 方案具有重要的工程意义。电气化铁道的电能质量是 一个突出且严峻的课题与难题，要求我们不断探求新 的综合补偿方法，来综合控制与治理影响电能质量的 无功、谐波、负序等因素，以提高电网电能质量，确保电 网安全、经济运行。 参考文献 [1] 李群湛电气化铁道并联综合补偿及其应用[M]北京:中国铁道 出版社， [2] TB/10009-2005铁路电力牵引供电设计规范[S] [3] 王兆安谐波抑止和无功功率补偿[M]北京:机械工业出版社， [4] 铁道部电气化工程局电气化勘测设计院电气化铁道设计手册牵 引供电系统[M]北京:中国铁道出版社， [5] 安鹏，张雷，刘玉田电气化铁道对电力系统安全运行的影响及对 策[J]山东电力技术， 2005， (4): 16- [6] 马千里动态无功补偿装置在牵引变电所的应用[J]电气化铁 道， 2008(4)希望采纳

城市轨道交通是运输工程学中的一个分支，涉及到道路工程、汽车工程、城市规划、社会学、经济学等多类学科，所以该专业论文的选题其实非常广泛，学术堂外大家带来了最新的“城市轨道交通论题目”，供大家进行参考：　　1、公路建设项目后评价理论研究　　2、基于集成神经网络的城市道路交通流量融合预测研究　　3、综合交通运输系统理论分析　　4、城市道路交通状态判别及拥挤扩散范围估计方法研究　　5、基于CIC的轨道交通建设工程集成管理研究　　6、城市轨道交通工程施工方风险认知研究　　7、基于出行特征的交通工程设计研究　　8、重大交通工程项目经济领域社会稳定风险评估方法研究　　9、地下轨道交通工程抗震设防要求确定方法研究　　10、基于多维矩阵WBS的城市轨道交通项目集成管理研究　　11、轨道交通工程绿色施工与清洁生产研究　　12、宁波轨道交通工程结构混凝土耐久性质量控制管理研究　　13、天津地下交通工程混凝土墙耐久性研究　　14、国内轨道交通驾驶室人机工程设计研究　　15、基层质监机构的交通工程质量监督机制研究