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高速铁路牵引供电前沿技术

发布时间:2017-07-07 11:48:52 编辑:gaogege
本文摘要:高速铁路供电系统由牵引供电和电力配电“两大部分”构成 ,其中牵引供电系统有两大特点:一是该系统主要由外部电源—牵引变电所—接触网—机车—钢轨—回流系统构成,该系统是一个复杂的能量循环交换网络、单相无备用,是高铁运行中的薄弱环节。
  高速铁路供电系统由牵引供电和电力配电“两大部分”构成 ,其中牵引供电系统有两大特点:一是该系统主要由外部电源—牵引变电所—接触网—机车—钢轨—回流系统构成,该系统是一个复杂的能量循环交换网络、单相无备用,是高铁运行中的薄弱环节。 二是牵引供电系统能耗高、波动大,但可再生、规律强。如何提高牵引供电系统,使其更安全、可靠、节能、高效、智能是“十三五”期间探索的重点。
      高铁牵引供电要解决的关键问题有以下几点,一是电网——牵引供电——高速列车耦合机理,耦合机理分为车网耦合、弓网耦合以及电磁耦合,车网耦合方面要解决低频振荡、功率交换、高频谐振、谐波不稳定的相互作用机理;弓网耦合方面解决不同时速与复杂外部环境下高速铁路弓网相互作用机制,达到最优匹配;电磁耦合可以着力解决牵引供电系统外部系统电磁耦合机理与电磁兼容理论。二是牵引供电系统服役性态的演变机理,牵引供电系统服役性态的演变机理的目标旨在揭示服役性态演变规律,基于状态数据进行健康诊断,实现早期故障预警和故障识别。三是新型牵引供电模式与传动基础理论,新型牵引供电模式包括贯通式同相供,电贯通式同相供电系统的建模、仿真与计算方法,双边供电方式下系统潮流规律与电力系统相互作用机理,牵引变压器与同相供电装置容量优化匹配方法;新型牵引供电模式还包括非接触式供电,高效电磁耦合机理与电磁兼容优化方法,非接触式供电系统的稳定性与鲁棒性及其控制策略;新型电力传动系统则可采取多种动力时空多尺度动力学特性与适应性,大功率多混合动力的多尺度多物理场耦合机理,新型电力传动系统拓扑结构及其控制方法。
      西南交通大学围绕着安全、可靠、高效、节能、数字化、信息化等关键技术开展技术研究。包括:高速铁路供电综合监控技术;高速铁路牵引供电/配电自动化技术;牵引供电关键设备安全运行检测技术;轨道交通列车驾驶仿真培训技术;高铁弓-网系统运行安全检测与诊断系统(6C);世界首套组合式同相供电系统;世界首台高电压大容量卷铁心节能型牵引变压器;世界首套数字化牵引变电所;国内首套高铁供电系统可靠性分析评估系统;国内领先电力电子牵引变压器;世界先进高铁牵引供电故障预测与健康管理(PHM);世界先进高强高导纳米复合导线、复合材料接触网支持结构;列车优化控制与高性能牵引传动系统;列车优化控制与高性能牵引传动系统等等铁路牵引供电关键技术。
      未来,对于高铁供电,要实现从“三最”(规模最大、发展最快、技术最先进)到“四最”(最可靠、最高效、最环保、最经济),从“技术先进”到“技术引领”。实现强基达标,提质增效,奋力开创铁路改革发展新局面。
      关于未来高铁供电技术的几点思考:“十二五”集中解决供电可靠性问题,对运行质量、能效的研究较少,效益效率的提升未考虑;新能源是国家战略和必然趋势,新能源资源丰富,符合高铁线路分布特点,要综合利用;高铁供电模式没有革新和突破,需要创新和引领;互联网、信息技术飞速发展适合解决交通供电问题。
      总体而言,高铁供电安全可靠问题基础工作较好,但安全可靠是永恒主题,还需深化研究。高铁供电节能增效、低碳环保迫在眉睫,迫切需要开展能效提升基础问题和技术研究。高铁供电已经技术先进,未来还需引领,迫切需要大力开展基础和前沿技术研究 。
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