牵引供电系统谐波谐振特性分析

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1、研究与开发牵引供电系统谐波谐振特性分析马啟潇陈莉（西南交通大学电气工程学院，成都610031）摘要牵引供电系统谐波谐振一直是影响系统安全的重要因素之一，本文首先介绍了牵引供电系统等效阻抗的分析方法，然后在等效阻抗的基础上进一步分析了谐波阻抗和系统谐振频率的变化规律，同时利用均匀输电方程和传输参数矩阵分析了系统中的谐波电流放大情况，讨论了谐波电流放大和系统参数、机车位置之间的关系，并简述了抑制谐波谐振的措施。关键词：等效阻抗；谐波阻抗；谐振频率；谐波电流放大；谐波谐振抑制TractionPowerSupplySystemHarmonicResonanceCharacterizationMaQi

2、xiaoChenLi（CollegeofElectricalEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chendu610031）AbstractTheharmonicresonanceoftractionpowersupplysystemhasbeenanimportantfactorinsystemsecurity.Thepaperfirstintroducestheanalysismethodoftractionpowersupplysystemequivalentimpedance,andthenfurtheranalyzedonthebasiso

3、ftheequivalentimpedanceoftheharmonicimpedanceandtheresonantfrequencyvariation,whiletakingadvantageofauniformtransmissionequationandtransmissionparametersofthematrixanalysisoftheamplificationofharmoniccurrentsinthesystem,todiscusstherelationshipbetweentheharmoniccurrentamplificationandsystemparamete

4、rsandlocomotiveposition,Andbriefsuppressionofharmonicresonancemeasuresatlast.Keywords：equivalentimpedance；harmonicimpedance；resonantfrequency；harmoniccurrentamplification；suppressionofharmonicresonance当系统内有谐波源接入时，在系统内会引起一Z关于谐波频率的关系式。这里先讨论牵引供电系定的谐振过电压。设h为谐波次数，Ih为h次谐波统的等效阻抗计算方法。根据牵引供电系统的等效电流，Zsh为h次谐波

5、阻抗，Uh为h次谐波电压，则拓扑结构，电气化铁路的牵引网可以看作是一段一[1]它们之间有如下关系：定长度的多导体输电线路，目前对输电线路的模拟Uh=IhZsh（1）一般有标称π模型和等效π模型两类。输电线路或可以看出因此谐波电压Uh由谐波电流和谐波线缆的π模型如图1所示。图中的标称π模型从线阻抗共同决定。其中谐波电流Ih取决于谐波源，而路一端来看的等效阻抗如下：在高速电气化铁路牵引供电系统中谐波源主要是各2222ZYππ型电力机车。根据牵引网的谐波传输特性，牵引网ZZ//π（2）YYππYπZπYπ4对谐波电流会有一定放大作用。牵引供电系统的谐波阻抗Zsh在发生

6、谐振时其阻抗模值会增大，因此当如果这段线路末端与Z相连时，从线路的始sys系统某次谐波电流与谐波阻抗在发生谐振时共同作端来看，其等效阻抗就成为用就会产生较高的谐波电压。22ZZZ////（3）1牵引供电系统的等效阻抗πsysYYππ牵引供电系统的谐波阻抗可以看作是等效阻抗382012年第9期中央高校基本科研业务专项资金资助项目（SWJTU2011CX004EM）研究与开发ZZZISIRITTISRY/2Y/2YTUUUUSRSR图1输电线路的标称π模型图3单位输电线路的T型等效电路由于标称π模型没有考虑输电线路参数的均匀分图3为单位输电线

7、路的T型等效电路，其端口[2]布，因而无法表达线路参数随频率变化的特性，故的传输矩阵如下：本文分析输电线路的谐波特性时采用等效π模型。等USRABU（7）效π模型的均匀分布单元等值电路如图2所示[3]。ICDISR根据等效T模型来推导端口的谐波传输关系，写成以用终端电压U和电流I来表示的始端电压RRU和电流I的等式为SSUUIS()RRTTZYIZUIRTR