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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, 1993.[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,1999.[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, 1988.[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): 16-19.[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).
电气工程毕业论文题目
随着经济生活水平的不断提高，人们对电气安装工程质量有了更高的要求。以下是电气工程毕业论文题目，欢迎阅读。
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32、建筑电气的施工现场安全与管理问题分析
33、试论建筑电气安装工程中的问题及对策
34、基于Revit软件的建筑电气设计分析
35、建筑电气设计节能方面的应用
36、建筑电气项目的节能技术
37、建筑电气系统提高照明质量的措施研究
38、民用建筑电气照明系统节能技术分析
39、建筑电气节能问题研究
40、建筑电气施工质量控制要点分析
41、浅析建筑电气专业设备及管线标识的标注
42、建筑电气在住宅节能设计中的应用
43、建筑电气技术在智能建筑建设领域的应用分析
44、建筑电气监控系统监控服务与配置平台开发
45、建筑电气监控系统总线节点的功能可配置性开发
46、基于灰色层次分析法的建筑电气节能设计方案优选
47、简论我国建筑电气设计规范
48、建筑电气工程安装技术要点分析及应用研究
49、建筑电气工程的智能化技术应用分析
50、新时期建筑电气节能途径探讨
51、浅谈建筑电气设计中的节能技术措施
52、建筑电气配电线路的配电方式及防火措施探讨
53、建筑电气系统故障诊断方法研究
54、浅谈建筑电气消防审核和验收中的常见问题
55、建筑电气工程施工管理及质量控制
56、建筑电气安装工程中常见问题分析与预防
57、建筑电气中的SPD电压保护方法研究
58、浅谈建筑电气工程施工中常见的质量通病及防治措施
59、建筑电气工程安装技术要点分析及应用
60、建筑电气安装中防雷接地施工技术的应用与质量管理
61、建筑电气设计中的节能措施探讨
62、建筑电气设计原则与可行性措施
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67、关于建筑电气中的消防设计探讨
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70、建筑电气中的低压电气安装
71、建筑工程电气设备安装施工技术的要点分析
72、基于建筑信息模型的电气特性计算仿真
73、高职院校建筑电气课程实践性教学改革探索
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75、建筑电气施工质量控制综述
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77、高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨
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79、对现代建筑电气设计的特点及发展的探讨
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81、建筑电气系统的节能设计
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85、超高层建筑电气设计关键技术解析
86、小波消噪和人工蜂群优化神经网络的建筑电气故障诊断
87、谐波对建筑电气设计的影响及对策分析
88、试论关于智能化建筑与建筑电气
89、对现代建筑电气设计中的问题探讨
90、建筑节能在建筑电气设计中的应用
91、浅谈病房建筑电气设计中应注意的问题
92、浅谈建筑电气节能技术的应用
93、建筑电气设计存在的问题及主要对策
94、建筑电气消防工程设计及施工策略研究
95、高层建筑电气中的低压配电设计分析
96、建筑电气的低压电气安装技术探讨
97、浅析建筑电气工程施工中的质量控制与安全管理
98、试论建筑电气设计中存在的问题与解决对策
99、BIM技术在建筑电气设计中的应用研究
100、建筑电气工程的施工质量管理的策略构建
幸会啊，这个专业的人还挺少的， 电气化铁道谐波过程分析与推荐限值制定思路研究，我的题目。开始也是费劲了心，搞不出来，还是同事给的莫文网，专家就是不一样啊，很快就搞定了 思路：将IEC61000-3-6与GB／T14549进行了比较，提出了制定或修订谐波国标时应该注意的几个问题：主要是谐波发送限值的确定。用户谐波发射限值的分配方法(涉及用户协议容量和供电容量的确定、多谐波源叠加指数的确定、多谐波源同时系数的确定)、限值评估的方法。 参考下吧
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, 1993.[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,1999.[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, 1988.[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): 16-19.[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).
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, 1993.[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,1999.[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, 1988.[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): 16-19.[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).
接触网是电气化铁道中主要供电装置,接触网平面设计的意义:接触网平面设计 特别是接触网站场平面设计是施工设计的重要内容。从现场设计、施工等部门来看, 接触网平面设计占用了大量人力,花费过多精力。 随着计算机技术的发展,近年来 CAD 技术在该领域得到了广泛应用,设计等部门普遍采用 CAD 技术进行辅助设计, 节约了大量
接触网平面设计的意义如下:高速铁路接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路，是高速铁路重要基础设施，担负着为高速铁路机车提供电源的重要责任。一、传统接触网设计传统接触网设计是基于二维CAD，一般将平面布置图、装配图等作为设计成果进行交付。CAD 图纸看起来不直观，非专业人员很难理解，且无法表现接触网设备和周围环境之间复杂的关系，很难发现侵限或者绝缘不满足要求等问题。此外，接触网和路、桥、隧等站前专业接口不易检查，很难发现设计之间的冲突。而这些问题往往都是集中在施工阶段才被发现，容易引起设计变更，造成资源和工期的浪费，甚至会带来质量隐患。基于二维CAD 的接触网设计期、施工期数据比较分散，很难有一套成熟的机制将设计、出厂、安调等信息数据有机地结合在一起，竣工交付后很难支撑后期智能运维。BIM技术作为一种全新的设计手段和信息化手段，可有效地解决这些问题。二、接触网设计阶段BIM应用参数化快速建模接触网设备是由支柱基础、支柱、腕臂、定位装置、接触线、承力索、吊弦、附加导线等构成。接触网设备零部件众多，空间结构复杂，涉及电气、结构、机械等多个领域，需要一种参数化快速建模的方式，实现腕臂的装配设计和线路布置。三、零部件三维族库根据《电气化铁路接触零部件（TBT 2075-2010）》标准，对腕臂支撑装置、定位装置、补偿装置、接触悬挂等涉及到的零部件，根据功能及型号进行建模，建立零部件三维族库。对于工程实际中运用到的非标零部件或新设备，要及时在族库中增加，保证族库零部件模型的完整。四、接触网零部件三维族库目前，只有Power rail overhead line 接触网专用软件，因此，在选择某一软件平台后，用户要建立自己的三维族库，并随着接触网新工艺、新设备的出现，及时完善三维族库。五、腕臂计算及可视化装配零部件三维族库建立以后，调取族库模型，对接触网腕臂支撑装置进行可视化装配，形成接触网腕臂装配库，包括下锚柱、中间柱、转换柱、中心柱等腕臂装配类型。在Autodesk 等平台中，开发二次插件，实现腕臂理论计算，根据设计要求的侧面限界、外轨超高等，生成腕臂管及相关部件的理论长度，并实现腕臂的可视化、参数化装配。六、接触网中间柱装配图在腕臂可视化装配过程中，将腕臂零部件的几何信息和非几何信息等设计期属性数据补充完整，例如，定位点导高、拉出值，腕臂零部件的长度、尺寸、名称、材质等。。接触网平面设计电气化铁路的接触网也提出了相关的要求本设计的目的是完成嘉峪关车站接触网平面设计同时按要求绘制接触网设备装配图和平面。接触网毕业论文题目接触网平面设计摘要近年来，高速电气化铁路的发展十分迅猛。接触网技术的研究和设计是高速电气化铁路发展的基础。本论文在概述接触网基本组成第 1 页的基础上，系统的阐述了高速电气化铁路接触网的支持装置、结构特征、供电方式等，并着重论述了高速接触网的设计原理及设计内容。最后，本论文完成了安家河至打柴沟区间的接触网平面设计。本论文共包括七章内容，第一章是对高速电气化铁路接触网的概述；第二章则主要介绍了高速电气化接触网的基本组成和结构特征；第三章是关于接触网设计的基本内容；第四、五章主要包括接触网设计计算基础和平面设计基础；最后两章主要是对安家河至打柴沟区间的接触网平面设计。关键词高速电气化铁路，接触网，平面设计，结构特征Abstract第 2 页The development of high-speed electrified railway is very tendency in recent years. It is based on the research and design of the catenary systems. Based on the introduction of the basic contents of catenary systems, this thesis systematically elaborates the supporting equipments, structure features and power way of high-speed catenary systems, emphasizes on the principle and contents of design catenary systems. At last, this thesis has completed the graphic design of the interval from An Jia He to Da Chai Gou.This thesis includes 7 Chapters .The first Chapter summaries to catenary systems of high-speed electrified railway. The second第 3 页Chapter is the introduction of the basic contents and the structure features of catenary systems. The third Chapter is about the basic contents of the design of the catenary systems . The forth and fifth Chapter are mainly including basic knowledge of the design calculation and graphic design. The last two Chapters are mainly about the graphic design from An Jia He to Da Chai Gou.Key Words High-speed electrified railway, catenary systems, graphic design,structure features目录摘要 ................................................................... I AB第 4 页STRACT ................................................................ II 第一章绪论 . (1)第一节电气化铁道概述 (1)第二节接触网（平面）设计原则 (1)第三节本论文的主要设计内容 (2)第二章接触网的设备与结构 (3)第一节接触网悬挂类型 (3)一、简单接触悬挂 (3)二、链形接触悬挂 (3)三、高速接触网的悬挂模式 (4)第二节接触网线索 (4)一、接触线 (4)第 5 页二、承力索 (6)第三节支持装置 (7)一、概述 (7)二、腕臂支持装置 (7)第四节定位装置 (11)一、定位装置的作用 (11)二、定位器类型 (11)三、定位装置形式 (12)四、高速接触网定位装置 (14)第五节支柱 (14)一、支柱的分类原则 (14)第 6 页二、预应力钢筋混凝土支柱 (14)三、钢支柱 (15)第六节基础及其类型选择 (15)一、基础类型 (15)二、钢筋混凝土柱横卧板 (16)第七节锚段关节及中心锚节 (17)一、锚段关节 (17)二、中心锚结 (21)第八节张力自动补偿装置 (23)第九节线岔及供电设施 (24)一、线岔 (24)第 7 页二、接触网供电设施 (24)第三章接触网设计的基本内容 (26)第一节接触网的设计程序 (26)第二节接触网设计的原始资料 (27)第三节接触网设计的主要内容 (27)第四章接触网设计计算基础 (29)第一节气象条件的确定 (29)一、概述 (29)二、接触网设计计算气象条件的确定 (29)第二节计算负载的确定 (31)一、自重负载 (31)第 8 页二、冰负载 (32)三、风负载 (32)第三节全补偿链形悬挂的安装曲线 (33)第四节接触线跨距许可长度的计算 (35)第五节链形悬挂锚段长度的计算 (37)第六节支柱负载的计算 (38)一、垂直负载 (39)二、水平负载 (39)第五章接触网平面设计基础 (42)第一节概述 (42)第二节区间接触网平面设计 (42)第 9 页一、区间锚段长度的划分 (42)二、区间支柱的平面布置 (43)第三节表格栏及相应说明 (44)一、侧面限界及拉出值 (44)二、支柱类型 (45)三、地质情况 (45)四、基础(横卧板)类型 (45)五、软横跨结点或拉杆、腕臂、定位管、定位器 (46)六、安装图号 (46)七、接触线高度 (47)第六章安家河—打柴沟接触网平面设计 (49)第 10 页第一节原始资料 (49)一、气象资料 (49)二、线路资料 (49)第二节设计计算（调整校验） (50)一、全补偿链形悬挂的安装曲线计算 (50)二、最大跨距许可长度的校验计算 (51)三、锚段长度的校验计算 (53)四、支柱容量的校验计算 (54)第三节设备选择及设计参数 (57)第四节平面布置（设计） (57)第七章结论 (59)第 11 页致谢 (60)参考文献 (61)附录1 外文资料翻译 (62)A1.1译文 (62)A1.2原文 (65)附录2 相关装配图 (68)一﹑支柱装配图 (68)附录3 安家河至打柴沟区间平面设计接触网平面设计
本刊设有铁道运输 、铁道机车车辆、电气化、铁道通信信号、铁道工程等栏目。
“铁路货物运价与物价管理信息系统研究”，部级，1997-1998，课题组长，通过铁道部鉴定“铁路运价与物价相关性研究”，部级，1993-1996，运输成本专题负责人，通过铁道部鉴定“社会主义市场经济条件下交通运输若干政策问题研究”，国家级，1993-1996，运价子课题-----主持人，通过国家科委和计委鉴定“铁路运价评价体系及运价指数编制方法的研究”，部级，1998-2000，课题组长，通过铁道部鉴定“铁路运价形成机制的研究”，国家级，2000-2001，课题组长，通过国家科委鉴定“高速铁路运营成本与票价构成的测算研究”，部级，2000-2001，课题组长，通过铁道部鉴定“铁路运价制度创新的研究”，部级，2002-2004，课题组长，通过铁道部鉴定“胜利油田作业成本法研究”，部级，2001-2003，课题组组长，已通过鉴定“我国综合运输体系研究”，国家级，2002-2004，子课题组长，已完成“能源结构调整对铁路运输成本影响及节能对策的研究”，部级，2002-2004，课题组组长，已完成“电价分段及各段构成因素研究”，部级，2002-2004，课题组组长，已完成“大连铁龙股份有限公司管理体制创新研究”，横向，2003-2004，课题组组长，已完成“北京地铁四号线票价研究”，市级，2003-2004，课题组组长，已完成“威海市现代物流发展战略研究”，省级，2003-2004，课题组组长，已完成“应用信息技术制造业企业价值链增值问题研究”，横向，2003-2004，课题组组长，已完成“印刷行业现代物流与供应链发展战略研究”，横向，2003-2004，课题组组长，已完成“胜利油田运输系统资源优化重组的研究”，横向，2003-2004，课题组组长，已完成“京塘港发展战略研究”，横向，2004-2005，课题组组长，已完成“高科技项目的评估问题研究”，横向，2005-2006，课题组组长，已完成“山东齐星集团公司物流发展战略研究”，横向，2005-2006，课题组组长，已完成“电价形成机制研究”，国家社科基金，2006-2009，课题组组长，已通过国家哲社办鉴定“建筑安装工程施工企业经营管理模式研究”，横向，2006-2009，课题组组长，已完成“铁路客运专线运价水平及其旅客列车票价方案的研究”，部级，2007-2009，课题组组长，已通过鉴定“铁路运输企业客票价机制研究”，部级，2007-2010，课题组组长，已通过鉴定“城市轨道交通成本构成及分析研究”，博士点基金，2008-2010，课题组组长，已通过鉴定“电气化铁路还本付息电价机制改革思路研究”，部级，2008-2011，课题组组长，已通过鉴定“高速铁路与其他运输方式竞争互补关系研究”，部级，2008-2011，课题组组长，已通过鉴定“鹤山市物流产业集群发展的可行性研究”，横向，2009-2010，课题组组长，已完成“白银有色集团股份公司上市财务管理与分析”，横向，2010-2011，课题组组长，已完成“利民矿业有限公司融资发展模式研究”，横向，2010-2011，课题组组长，已完成“我国煤炭产业组织及政策研究”，横向，2011-2012，课题组组长，已完成“黄河三角洲（滨州）文化产业园发展战略研究”，横向，2011-2012，课题组组长，已完成“基于国家安全的经济发展方式研究”，部级，2012-2013，课题组组长，已通过鉴定“山东半岛蓝色经济区综合交通运输体系前期研究”，横向，2012-2013，课题组组长，已完成“青岛蓝色经济区综合运输体系构建研究”，部级，2012-2013，课题组组长，已通过鉴定“我国一二线城市房地产投资机会研究”，横向，2012-2013，课题组组长，已完成“企业成长中的凝聚力研究”，部级，2012，课题组组长，在研“运输行为演进的超边际分析研究”，博士点基金，2013，在研“基于产业安全的首都经济圈产业转移研究”，北京市社科基金，2013，课题组组长，在研“铁路运输成本定额研究”，部级，2013，课题组组长，在研出版著作《质量成本管理》，专著(独著)，科学普及出版社，1991.3《铁路工业企业成本管理》，专著(独著)，中国科学技术出版社，1993.3《铁路运输成本费用管理》，主编，中国铁道出版社，1995.3《成本会计学》，主编，中信出版社，1995.8《跨世纪现代会计全书》，副主编，中国建材工业出版社，1998.6《中国铁路财务会计》，参编，中国铁道出版社，1999.9中国经济科学前沿丛书—《中国价格理论前沿》，参编，社会科学文献出版社，2011.3发表论文“铁路运价指数编制方法的探讨”，《统计研究》，2003年7期，独立完成“铁路建设基金改革及筹资方式探讨”，《财政研究》，2003年7期，独立完成“我国铁路运价评价体系的研究”，《数量经济技术经济研究》2003年7期，独立完成“Informational Efficiency and Allocative Efficiency in the Incomplete Stork Market”，Proceedings of 2003 International Conference Management Science& Engineering August 15-17,2003 Georgia, USA，2003.8 合作完成“中国铁路货物运输定价模式的探讨”，《经济学动态》，2003年8期，独立完成“铁路货运定价模式求变”，《物流时代》，2003年9期，独立完成“铁路货运价格的‘成长’”，《人民铁道报》，2004.2.5，独立完成“网络产业价格规制对投资行为的扭曲及改进方案”，《中国软科学》，2004年8期“信贷风险解析与对策”，《财政研究》，2004年12期“基础设施产业重组改革中的规制重建”，《社会科学战线》，2004年增刊“大变革所蕴藏的‘成本力量’”，《人民铁道报》，2005.4.14， 独立完成“优质服务：提速优势的最佳燃料”，《人民铁道报》，2005.4.27， 独立完成“铁路运价改革的设想”，《北方交通大学学报》，2001年10期， 独立完成“铁路运输成本费用指数体系及计算方法”，《铁道学报》，1997.5，第一作者。Determination of Reasonable Transportation Tariff’s Level.，4th Rail Transportation Semina. Tehran .， 1999.1 ，独立完成。“中国铁路运价形成机制改革的‘三步曲’”，《价格理论与实践》，2000.7，第一作者。“并购公司中估价模型的设计”，《国有资产研究》，1997.3 ，第一作者。“如何实现铁路运价与物价的联动”，《综合运输》，1997.1 ，第一作者。“铁路运输业质量成本初探”，《北方交通大学学报》，1996.3，第一作者。“谈各种运输方式运输成本计算的特点”，《综合运输》，1991.3，独立完成。“C-D生产函数的扩展式在铁路运输经济分析中的应用”，《铁道经济研究》，1997.4，第一作者。“谈铁路运输企业质量成本核算及分析”，《铁道运输与经济》，1996.11，独立完成。“铁路运输企业安全成本初探”，《北方交通大学学报》，1994.3，独立完成。“绿色会计探讨”，《百科知识》，1999.11，第二作者。“工程项目投资中的几个问题探讨”，《北方交通大学学报》，1999.2，第二作者。“超越对数成本函数在铁路运输业经济管理中的应用”，《铁道财会》，1996.6，第一作者。“铁路运输企业安全成本的提出与初探”，《铁路改革与发展》第二集，西南交通大学出版社， 1995.1，独立完成。“我国铁路运输管理体制的探讨”，中国铁道学会建立铁路运输现代企业制度研讨会(北京)发表，1996.12，第一作者。“论铁路运输企业质量成本管理”，《中国铁路》，1996.4，独立完成。“铁路运价合理水平的确定”，中国铁道学会铁路运价改革研讨会议(安徽)发表，1997.6，独立完成。“我国铁路运输企业推行安全成本管理的设想”，中国科协第二届青年学术年会铁路运输与科技情报卫星会议(郑州)发表，1995.5，独立完成。“铁路调价影响的测算”，中国铁道学会铁路运价改革研讨会议(安徽)发表，1997.6，独立完成。“我国交通运输价格的现状和改革设想”，《北方交通大学学报》，1994.3，第一作者。“会计专业成本课程教学内容及教学效果的探讨”，《铁路高等教育》，1998.1，第二作者。“铁路运输安全成本管理探讨”，《铁路发展论文集》，1994.3，独立完成。“我国铁路运输业经济改革的模式结构分析”，中国科协第二届青年学术年会铁路运输与科技情报卫星会议(郑州)发表，1995.5，第一作者。“谈质量成本管理的内容”，《北京珠算与会计》，1994.6，独立完成。“我国运价继续调整和改革的建议”，中国科协第二届青年学术年会铁路运输与科技情报卫星会议(郑州)发表，1995.5，第一作者。“我国铁路运输企业推行质量成本管理的设想”，首届全国交通运输领域青年学术大会(重庆)发表，并收入《跨世纪人才论中国交通》论文集，1995.12，第一作者。“京沪高速铁路不同速度目标值对运营成本的影响”，京沪高速铁路不同速度目标值与工程造价及运营成本的关系问题研讨会(北京)发表，1995.9，独立完成。“社会主义市场经济体制下运输价格形成机制的改革”，《中国交通运输协会论文集》，2000.7，独立完成。“政府规制俘获产生的原因及对策”， 管理现代化， 2008-2，第二作者“强自然垄断规制定价模式分析”， 北京交通大学学报（社会科学版）， 2008-3，第二作者“电力行业投融资风险分析与评估”， 管理现代化 ，2008-3，第二作者“新古典经济学在解释中国企业成长中的问题分析”， 中国流通经济 ，2008-5，第二作者“强自然垄断定价理论研究述评”，生产力研究， 2008-8，第二作者“建立中国交通运输价格指数的研究”， 2008中国交通运输价格高层论坛， 2008-11，第一作者“论企业凝聚力的产生及构成” ，铁道运输与经济， 2009-6，第二作者“文化产业集群中企业战略联盟嬗变——基于资源整合的R& V战略联盟研究” ，生产力研究， 2010-1，第二作者“浙江专业市场指数的特征与优化” ，北京交通大学学报(社会科学版) ，2010-1，第二作者“深化港口产业研究 推进港口改革进程——《港口民营化改革的理论与政策》评介” ，经济研究导刊， 2010-1，第一作者“珠江三角洲物流园区建设宏观环境分析”， 铁道运输与经济， 2010-5-1，第二作者“企业社会责任与企业价值的相关性实证研究” ，中国会计学会2010年学术年会， 2010-6，第一作者“分工视角下运输业发展路径经济学分析”， 中国流通经济， 2010-7，第二作者“高速铁路与其他运输方式客运分担率研究” ，管理现代化， 2010-8，第二作者“中国获取大宗商品定价权的路径” ，中国国情国力， 2010-9，第二作者“民营资本介入与我国民营图书流通业变革——以产业规制演变的视角” ，物流技术， 2010-10，第二作者“分工视角下运输业与经济发展的关系探析” ，中国国情国力， 2010-12，第二作者“我国稀土产品出口定价权缺失的原因分析与政策建议” ，物流技术， 2010-12，第二作者“城市轨道交通运营成本研究” ，中国科技论文在线， 2011-2，第一作者“物流战略成本动因分析及控制研究” ，物流技术， 2011-2，第二作者“城市轨道交通成本构成分析” 中国科技论文在线 ，2011-2，第一作者“不同层面文化产业集群发展的差异化轨迹与特征——以浙江为例” ，北京交通大学学报：社会科学版 ，2011-6，第二作者Study on China’s Listed Companies Participating in Venture Capital“ ，The Fourth (2011) International Statistics and Management Engineering Conference ，2011-7，第一作者Strategy Cost Driver Research of Urban Railway Transportation Based on the Analytic Hierarchy Process” ，Engineering Management and Service Sciences (EMS 2011) ，2011-8，第一作者“公路运输发展的内在机理分析” ，时代经贸， 2011-8，第二作者“我国电价规制存在的问题及改革思路” ，价格理论与实践， 2011-10，第一作者“调控新政环境下房地产企业发展策略探微” ，学习论坛 ，2011-11，第二作者Research on financial model of the small & middle-sized mining enterprises in China ，2011 The Fifth Internationnal Symposium on the Development of Small and Medium-sized Enterprises ，2011-12，第二作者Studies on the efficiency of internal capital markets in China ，2011 International Conference on Economic and Information Management ，2011-12，第一作者The Deepening of Study-Based Teaching Method on Cost Accounting Courses ，Proceedings of 2011 The Conference on Information Technology and Education Teaching(ITFT2011) ，2011-12，第一作者“我国商业地产现状与发展趋势” ，建筑经济 ，2011-12，第二作者“我国房地产融资创新研究” ，理论与改革， 2012-1，第二作者“定向增发背后的利益协同与利益输送” ，管理现代化， 2012-1，第一作者“北京城市轨道交通成本构成分析” ，交通运输系统工程与信息（国际版）， 2012-1，第一作者Research on the evaluation system of earnings quality of listed company in china--based on the wholesale and retail trade industry ，Proceedings of 2012 International Conference on Management Innovation and Public Policy,January,Chongqing,China ，2012-1，第一作者社会职务李文兴教授2001年9月至2002年1月为瑞典国家道路与运输研究院运输经济所的访问教授，现兼任：中国价格学会，常务理事全国高校价格理论与教学研究会，副会长中国管理现代化研究会，理事中国会计学会，理事中国交通运输协会运输邮电价格分会，常务理事中国铁道学会经济委员会，委员中国会计学会教育委员会，委员国家政府价格工作专家咨询委员会，委员北京市政府城铁专家论证委员会，成员铁道部运价改革工作小组，成员联合国货币发展委员会，委员国际会计学会（AIA），会员所获荣誉1993年被评为北京市优秀青年骨干教师。2001年获中国价格学术研究最高奖：薛暮桥价格研究奖。2001年12月获第五届詹天佑铁道科学技术奖专项奖。《交通运输价格改革研究》项目1995年获国家教委人文社会科学研究优秀成果二等奖《质量成本管理》专著（独著）1992年获北京市哲学社会科学中青年优秀成果奖《中国铁路运价形成机制改革的“三步曲” 》论文（第一作者）2000年获中国价格学会、中国交通运输协会优秀论文一等奖。2010年7月，京津城际铁路客运专线运价的系统动力学测算，获全国高校价格理论研究会2010年会（延安）优秀成果一等奖2009年10月获全国百篇优秀博士论文提名奖（指导教师 李文兴）
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[论文关键词]铁路 电力 远动终端 干扰 [论文摘要]研究分析电磁干扰产生的原因、特点及干扰对电力远动系统的影响，从设计的角度对铁路电力远动监控系统进行抗干扰分析研究。 抗干扰设计是电力远动监控系统安全运行的一个重要组成部分，在研制综合自动化系统的过程中，如果不充分考虑可靠性问题，在强电场干扰下，很容易出现差错，使整个电力远动监控系统无法正常运行或出错误（误跳闸事故等），无法向站场和区间供电，影响铁路行车安全。 一、电磁干扰产生的原因及特点 （一）传导瞬变和高频干扰 1．由于雷击、断路器操作和短路故障等引起的浪涌和高频瞬变电压或电流通过变（配）电所二次侧进入远动终端设备，对设备正常运行产生干扰，严重还可损坏电路。2．由电磁继电器的通断引起的瞬变干扰，电压幅值高，时间短、重复率高，相当于一连串脉冲群。3．铁路电力供电中，特别是现代高速铁路对电力要求都比较高，一般都是几路电源供电，母线投切转换比较频繁，振荡波出现的次数较多。 （二）场的干扰 1．正常情况下的稳态磁场和短路事故时的暂态磁场两种，特别是短路事故时的磁场对显示器等影响比较大。2．由于断路器的操作或短路事故、雷击等引起的脉冲磁场。3．变电所中的隔离开关和高压柜手车在操作时产生的阻尼振荡瞬变过程，也产生一定的磁场。4．无线通信、对讲机等辐射电磁场对远动终端会产生一定的干扰，铁路中继站通常会和通信站在一处，通信发射塔对中继站电力远动终端设备的干扰比较大。 （三）对通信线路的干扰 1．铁路变电所远动终端的数据由串口通信经双绞线进入车站通信站，再经过转换成光信号沿铁通专用通信光缆送至电力远动调度中心，遥信和遥控数据在变电所到通信站的过程走的是电信号，由于变电所高低压进出线缆很多，远动终端受的干扰比较大。2．中继站一般距铁路都比较近，列车通过时的振动对远动终端设备有一定的干扰。 （四）继电器本身原因 继电器本身可能由于某种原因一次性未合到位而产生干扰的振动信号，或负荷开关、断路器、隔离开关等二次侧产生振动信号。 二、干扰对电力远动系统的影响 无论交流电源供电还是直流供电，电源与干扰源之间耦合通道都相对较多，很容易影响到远动终端设备，包括要害的CPU；模拟量输入受干扰，可能会造成采样数据的错误，影响精度和计量的准确性，还可能会引起微机保护误动、损坏远动终端设备和微机保护部分元器件；开关量输入、输出通道受干扰，可能会导致微机和远动终端判断错误，远动调试终端数据错误远动终端CPU受干扰会导致CPU工作不正常，无法正常工作，还可能会导致远动终端程序受到破坏。 三、抗干扰设计分析 （一）屏蔽措施 1．高压设备与远动终端输入、输出采用有铠装（屏蔽层）的电缆，电缆钢铠两端接地，这样可以在很大程度上减小耦合感应电压。2．在选择变电所和中继站电力设备时尽量选设有专门屏蔽层的互感器，也有利于防止高频干扰进入远动终端设备内部。3．在远动终端设备的输入端子上对地接一耐高压的小电容，可以有效抑制外部高频干扰。 （二）系统接地设计 1．一次系统接地主要是为了防雷、中性点接地、保护设备，合适的接地系统可以有效的保障设备安全运行，对于断路器柜接地处要增加接地扁铁和接地极的数量，设备接地处增加增加接地网络互接线，降低接地网中瞬变电位差，提高对二次设备的电磁兼容，减少对远动终端的干扰。2. 二次系统接地分为安全接地和工作接地，安全接地主要是为了避免工作人员因设备绝缘损坏或绝缘降低时，遭受触电危险和保证设备安全，将设备外壳接地，接地线采用多股铜软线，导电性好、接地牢固可靠，安全接地网可以和一次设备的接地网相连；工作接地是为了给电子设备、微机控制系统和保护装置一个电位基准，保证其可靠运行，防止地环流干扰。3．由于高低压柜本身都是多都是采用镀锌薄钢板材料，本身也有屏蔽作用，将高低高柜都可靠接地。4．远动终端微机电源地和数字地不与机壳外壳相连，这样可以减小电源线同机壳之间的分布电容，提高抗共模干扰的能力，可明显提高电力远动监控系统的安全性、可靠性。 （三）采取良好的隔离措施 1．为避免远动终端自身电源干扰采取隔离变压器，电源高频噪声主要是通过变压器初、次级寄生电容耦合，隔离变压器初级和次级之间由屏蔽层隔离，分布电容小，可提高抗共模干扰的能力。2．电力远动监控系统开关量的输入主要断路器、隔离开关、负荷开关的辅助触点和电力调压器分接头位置等，开关量的输出主要是对断路器、负荷开关和电力调压器分接头的控制。3．信号电缆尽量避开电力电缆，在印刷远动终端的电路板布线时注意避免互感。4．采用光电耦合隔离，光电耦合器的输入阻抗很小，而干扰源内阻大，且输入/输出回路之间分布电容极小，绝缘电阻很大，因此回路一侧的干扰很难通过光耦送到另一侧去，能有效地防止干扰从过程通道进入主CPU。 （四）滤波器的设计 1．采用低通滤波去高次谐波。2．采用双端对称输入来抑制共模干扰，软件采用离散的采集方式，并选用相应的数字滤波技术。 （五）分散独立功能块供电，每个功能块均设单独的电压过载保护，不会因某块稳压电源故障而使整个系统破坏，也减少了公共阻抗的相互耦合及公共电源的耦合，大大提高供电的可靠性。 （六）数据采集抗干扰设计 1．在信息量采集时，取消专门的变送器屏柜，将变送器部分封装在RTU内，减少中间环节，这样可以减少变送器部分输出的弱电流电路的长度。2．遥信由于合闸一次不到位或由于二次侧振动而产生的误遥信干扰信号，并且还会产生尖脉冲信号，也可能对遥信回路产生干扰误遥信号。 （七）过程通道抗干扰设计 （八）印刷电路板设计。在印刷电路板设计中尽量将数字电路地和模拟地电路地分开；电源输入端跨接10～100μF的电解电容。 （九）控制状态位的干扰设计 （十）程序运行失常的抗干扰设计 （十一）单片机软件的抗干扰设计 （十二）对于终端至通信站的数字通信电缆加穿钢管，特别是穿越其他电力电缆时，避免和其他电力电缆等同沟敷设并保持一定的交叉距离。 （十三）对于特殊的变（配）电所或区间信号站的环境 （十四）提高远动信息传输的可靠性，在电力调度中心和远动终端之间建立出错重发技术直到住处确认信息为止。