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考虑架构灵活重构的混合式贯通牵引供电装置应急管控与故障恢复策略

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1 黄金阳光 发表于 2024-10-4 01:18 | 查看全部 阅读模式
文档摘要:基于牵引变压器与两相交流输入至单相交流输出(两相-单相)变换单元的混合式贯通牵引供电系统(HATPSS)凭借其设备利用率高、改造成本低等优势而受到关注.然而,两相-单相变换单元作为系统中的薄弱环节,其任意端口故障会导致系统出现负序电流与功率缺失等问题,严重者将引发整个贯通系统失稳.此外,受HATPSS供电架构特殊性及其控制目标多样性的影响,传统牵引系统冗余备用方案与应急管控技术适用性差等问题突出.鉴于此,该文针对两相-单相变换单元的输入/输出端故障工况,综合考虑牵引站中既有设备应急管控潜能与两相-单相变换单元控制自由度的特点,分别提出面向HATPSS的应急管控与故障恢复策略.仅通过牵引变压器、联络开关、两相-单相变换单元等系统既有装置间的协同配合,实现在不同故障工况下HATPSS额定功率运行与负序电流抑制.最后,仿真与实验验证了在不同工况下该文所提应急管控策略的可行性与有效性.

Abstract:WiththerapiddevelopmentofelectrifiedrailwaysinChina,neutralsectionsandpowerqualityproblemshaveaffectedthedailyoperationofthetractionpowersupplysystem.Fortunately,theadvancedtractionpowersupplysystembasedonpowerelectronicstechnologyprovidesanopportunitytosolvetheaboveproblems.Thenewhybridadvancedtractionpowersupplysystem(HATPSS),basedonthetractiontransformerandtwo-phasetosingle-phase(2AC-AC)converter,isgainingtractionduetoitshighequipmentutilizationandlow-costadvantages.However,asaweaklinkinHATPSS,the2AC-ACconvertercancauseproblemsunderportfaults,suchasnegativesequencecurrents,powerloss,andevensysteminstability.Inaddition,duetotheparticularityoftheHATPSSarchitectureandthediversityofcontrolobjectives,thetraditionalredundantbackupschemeandemergencymanagementhavepoorapplicability.Therefore,consideringtheexistingequipment'semergencyoperationpotentialandthe2AC-ACconverter'stopologicaladvantages,theemergencymanagementandcontrolandfaultrecoverystrategiesareproposedrespectivelyundertheinput/outputfaultconditionsofthe2AC-ACconverter.First,accordingtodifferentfaultlocationsandoperationcharacteristicsinthe2AC-ACconverter,thefaulttypecanbedividedintotwoconditions:typeI-outputportγfault,typeⅡ-inputportαorβfault.UndertypeⅠ-outputportγfault,theuαofthetractiontransformer'ssecondarysidecanbeconnectedtothetractionnetworktoensurepowersupplyforthetractionload.Then,bycontrollingthepowerflowbetweenportαandportβ,thetwo-phasepowerofthesecondarysidecanbebalancedtosuppressthenegative-sequencecurrent.UndertypeⅡ-inputportαorβfault,theuαoruβcanbeconnectedtothetractionnetworkaccordingtothefaultlocationoftheinputporttoensurepowersupplyforthetractionload.Adjustingtheoutputpowerofportγallowsforsuppressingnegativesequencecurrents.Thefaultrecoverystrategyisinitiatedoncethefaultyportisrepaired,andtheHATPSSreturnstohealthyoperation.Duringtheprocessofemergencycontrolandfaultrecovery,theratedpoweroperationofHATPSSandnegativesequencecurrentsuppressionarerealizedthroughcoordinatingtheexistingdevicesofthesystem,suchastractiontransformer,grid-connectedswitch,two-phase-single-phaseconverter,andhealthytractionstation.Tofurtherverifythefeasibilityandeffectivenessoftheproposedemergencycontrolandfaultrecoverystrategies,a20MWsimulationmodeland6kWexperimentalplatformofHATPSSarebuilt.Finally,thefollowingconclusionscanbedrawnfromthesimulationandexperimentalanalysis:(1)Theproposedemergencycontrolstrategiesarerealizedusingresources,suchascontactswitches,tractiontransformers,and2AC-ACconverters,withoutadditionalhardwareinvestmentcost.(2)Underinputoroutputfaults,thefaulttractionstation's100%outputpowersupplycanbeensuredtoimprovethereliabilityofHATPSSeffectively.(3)Duringtheprocessofemergencyoperationandfaultrecovery,thefaulttractionstationremainsconnectedtothenetwork,andonlyatransientnegative-sequencecurrentisonthepowergridside,effectivelyimprovingthesystem'spowerquality.Theproposedemergencycontrolideacanalsobeappliedtomodularmultilevelandhigh-frequencyisolationarchitectures.

作者:王鑫  郭祺  涂春鸣  侯玉超  肖凡Author:WangXin  GuoQi  TuChunming  HouYuchao  XiaoFan
作者单位:湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心长沙410082
刊名:电工技术学报 ISTICEIPKU
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(13)
分类号:TM41TM922.3U223
关键词:混合式贯通牵引供电系统  端口故障  应急管控  故障恢复  负序  
Keywords:Hybridadvancedtractionpowersupplysystem  portfault  emergencycontrol  faultrecovery  negativesequence  
机标分类号:TM922.73U271TD61
在线出版日期:2024年7月22日
基金项目:国家重点研发计划考虑架构灵活重构的混合式贯通牵引供电装置应急管控与故障恢复策略[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(13)王鑫  郭祺  涂春鸣  侯玉超  肖凡基于牵引变压器与两相交流输入至单相交流输出(两相-单相)变换单元的混合式贯通牵引供电系统(HATPSS)凭借其设备利用率高、改造成本低等优势而受到关注.然而,两相-单相变换单元作为系统中的薄弱环节,其任意端口故障会导致...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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关键词:混合式贯通牵引供电系统,端口故障,应急管控,故障恢复,负序,

2024-10-4 01:18 上传
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