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原文传递京广普速铁路电力贯通线中性点接地方式及无功补偿优化研究

论文题名：	京广普速铁路电力贯通线中性点接地方式及无功补偿优化研究
关键词：	普速铁路;电力贯通线;中性点接地方式;无功补偿
摘要：	普速铁路10kV电力贯通线为铁路信号、通信和其他各类负荷供电，是铁路不可或缺的一部分。随着电力电缆的广泛应用，普速铁路10kV电力贯通线逐步被改造为电力电缆线路，其中部分线路被改造为架空与电力电缆混联线路。混联线路存在的电容效应，对作业人员的人身安全和设备安全造成不利影响。选择合适的中性点接地方式和无功补偿容量配置方案，能有效地降低该不良影响。混联线路的中性点接地方式主要有中性点经小电阻接地方式和经消弧线圈接地方式，针对不同情况下使用何种方式，业内暂未有标准的评估方法。此外，现有的无功补偿容量配置方案未考虑电力贯通线实际负荷情况，可能导致线损增大。　　对中性点接地方式选择标准和无功补偿容量配置的规律进行研究，建立简单、有效的优化模型来确定最优中性点接地方式和无功补偿容量配置方案，有利于提高普速铁路10kV电力贯通线的运营经济性、可靠性和安全性，对促进普速铁路10kV电力贯通线安全高效运行有重要意义和应用价值。本文主要研究工作如下：　　（1）混联电力贯通线仿真分析　　根据电气参数理论计算结果，基于Matlab/Simulink搭建了一个与实际系统相仿的混联电力贯通线仿真模型，并进行仿真分析。一是通过分析不同中性点接地方式的电压、电流特性，得出影响中性点接地方式选择的因素；二是以75%的补偿度配置沿线固定并联电抗器容量，观察其在解决功率因数偏低、电压抬升和线损过大问题中的表现，分析出现有无功补偿容量配置方法的缺陷。　　（2）优化中性点接地方式选择模型　　本文结合综合经济成本和设计规范，对中性点接地方式选择模型进行优化。通过影响因子树将中性点接地方式综合经济成本的影响因子分为供电可靠性、设备安全性、人身安全性和其他因子4大类，并进一步细分为10小类。基于理论分析和实践经验将影响因子划分为可剔除型和不可剔除型，构建将不可剔除的影响因子量化为综合经济成本的方法。结合传统设计规范中根据单相金属性故障时故障相接地电流大小选择中性点接地方式和以综合经济成本最小为目标选择中性点接地方式两种方法，提出优化模型，解决了传统设计规范的局限性和综合经济成本涉及参数多、可操作性差等问题。同时，以京广普速铁路广坪段10kV电力贯通线为例，验证本文模型的可用性、方式选择准确性。　　（3）优化无功补偿容量配置模型　　通过统计分析电力贯通线各变压器1至12月份的低压侧电流数据、统计负载率概率分布情况，以不可调并联电抗器的容量为控制变量，结合考虑负荷不确定性，基于最大概率的负载率构建无功补偿优化模型。为保证模型计算速度，准确得出最优值，本文对遗传算法进行了优化并应用在模型中。最后，本文以京广普速铁路源机段10kV电力贯通线为例，验证分析了模型的有效性、可靠性。
作者：	黄桂房
专业：	电气工程
导师：	刘峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国铁道科学研究院
学位年度：	2023