【摘 要】
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随着我国电气化铁路的快速发展,高速铁路、重载铁路发挥着越来越重要的作用,同时也带来了一些问题。由于大量的非线性新型电力电子器件应用于电气化铁路,牵引供电系统中的谐波、负序以及电压暂降等问题变得更复杂,不仅会影响牵引供电系统的安全性,还会对大电网造成污染,影响电网的可靠稳定运行,甚至会导致牵引变压器产生异响出现安全隐患。利用电能质量综合测试分析设备及时发现问题,不仅利于牵引供电系统安全可靠运行,提高
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随着我国电气化铁路的快速发展,高速铁路、重载铁路发挥着越来越重要的作用,同时也带来了一些问题。由于大量的非线性新型电力电子器件应用于电气化铁路,牵引供电系统中的谐波、负序以及电压暂降等问题变得更复杂,不仅会影响牵引供电系统的安全性,还会对大电网造成污染,影响电网的可靠稳定运行,甚至会导致牵引变压器产生异响出现安全隐患。利用电能质量综合测试分析设备及时发现问题,不仅利于牵引供电系统安全可靠运行,提高其运输效率,还可令相关设备充分发挥其作用,降低维修成本。另外,一般牵引变电所地理位置偏僻,交通不便,亟需体积小、重量轻、功能全的便携式测试分析设备。因此,本文设计开发了一套便携式电气化铁路电能质量综合测试分析设备,并利用该设备对牵引供电系统的电流、电压、振动信号等进行了采集与分析,具体如下:首先,设计了一套数据采集系统,硬件方面对电流钳、电压信号线和加速度传感器进行了选型,设计和制作了数据采集部分的调理电路,以采集电流信号、电压信号和牵引变压器振动信号;软件方面进行了基于Lab VIEW的数据采集编程,以将传感器信号采集至计算机。将设计好的数据采集系统应用于现场试验,试验结果表明,该数据采集系统可以正常运行,实现了数据的采集工作。其次,针对牵引供电系统的谐波特点,提出了一种基于匹配追踪算法和变分模态分解算法的谐波检测方法,并将该方法与快速傅里叶变换、小波变换等常见的谐波检测分析方法进行了仿真与对比,结果证明了该方法能够有效检测出电气化铁路牵引供电系统的谐波含量。然后,研究了相关电压暂降检测算法,并对其进行了仿真与对比,说明了各自算法的适用场合和优缺点,最终针对高速、重载铁路电压暂降提出基于变分模态分解和希尔伯特变换的电压暂降检测分析法,并经过仿真证明了该方法对于电压暂降检测的有效性。最后,设计了基于Lab VIEW的数据综合分析系统,并将本文提出的谐波分析和电压暂降检测方法应用到该系统中,最终开发了一套由数据采集到数据分析的便携式电气化铁路电能质量综合测试分析设备,实现了对牵引供电能力的测试分析,包括谐波、电压暂降等电能质量分析以及相关振动频率分析,并使用该设备进行了现场试验,验证了该设备具有可应用的价值。
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