电气化铁道供电系统技术应用及其创新

电气化铁道供电系统技术应用及其创新

胡轶凡

铁道第三勘察设计院有限公司  天津   300143

摘要：电气化铁道供电系统技术在大型铁路系统中发挥着重要作用。它是通过高压变电站将电能输送到铁路线路上，为电气化列车提供电力保障。这种供电方式的优势在于对环境友好、运行效率高、运行成本低等方面，因此在世界范围内得到了广泛应用。铁路是我国交通运输系统中最为主要的运输方式。它承担了重要的社会责任，为中国交通运输行业发展和社会整体发展作出了贡献。供电系统的运行对电气化铁道运行发展有直接影响，因此其运行十分重要。供电系统的故障可能造成列车停运、人员伤亡等严重后果，因此对供电系统的运行进行科学管理和维护至关重要。

关键词：电气化铁道；供电系统；技术应用；创新措施

引言：

在现代交通体系中，铁路作为一种快速、安全和环保的交通方式，已成为人们出行的首选。而电气化铁道供电系统技术的应用和创新，则是铁路交通建设中的重要一环。电气化铁道供电系统技术的发展历程可以追溯到20世纪初期，随着科技的不断进步和社会的快速发展，电气化铁道供电系统已经成为铁路交通建设的重要组成部分。它不仅可以提高铁路交通的安全性和效率，还可以降低运营成本和环境污染。同时，在电气化铁道供电系统技术的应用和创新方面，我们还需要加强科研和技术创新。科技的不断进步和创新，为电气化铁道供电系统技术的发展提供了强有力的支持。因此，我们需要培育创新精神和创新能力，推动电气化铁道供电系统技术的进一步发展。

1电气化铁道供电系统概述

电气化铁道供电系统主要采用交流控制系统，可以缩短供电距离，降低施工成本，提高铁道运行稳定性和运行效率。此外，电气化铁道还具有人与自然和谐相处特征，也具有可持续发展特征。相比于传统的燃油机车，电气化铁道具有更加环保、节能的特点。电气化铁道供电系统包括调度、检测、自动化控制三个主要功能模块，可以充分发挥国家电网使用和铁路运输能力需求。调度功能模块主要负责铁道列车的运行管理与控制，包括车次安排、车辆分配、运行时间计划等。检测功能模块主要负责监测铁路设备的运行状况，包括轨道状态、信号设备、电力设备等。自动化控制功能模块则主要负责铁路设备的自动化控制，包括列车自动驾驶、信号自动控制等。

2电气化铁道供电系统技术应用及创新

2.1继电保护

电气化铁道供电系统中，变压器是核心设备之一。它的可靠性、灵敏性、选择性对系统的稳定运行至关重要。因此，继电保护的设置非常重要。为了提高变压器的监测和诊断能力，一些铁路企业采用了智能变压器系统。这种系统利用IED智能化单元实现监测、诊断、实时上报等功能。智能变压器系统的一个重要功能是在线监测绕组热电温度。这可以有效延长变压器的使用寿命和老化率，提高整个系统的稳定性和可靠性。除了绕组热电温度监测，牵引网保护也是非常重要的一项工作。为了降低失误概率，铁路企业采用了距离保护、电流增量保护、过电流保护等创新技术。这些技术可以实现对牵引网的保护，确保系统的稳定和可靠运行。

2.2监控技术

随着社会的不断发展和技术的不断进步，电气化铁道供电系统已经成为现代化铁路运输的重要组成部分。为了确保供电系统的稳定运行和安全性，建设安全监控系统已经成为不可或缺的一部分。在电气化铁道供电系统中，安全监控系统可以进行环境信息预警和监控处理系统本身问题。为了构建安全监控系统，需要建设供电综合调度子系统结构配置，并在子系统下建设三个自动化系统和具体监测模块。这些子系统包括：供电监控系统、车站监控系统和设备监控系统。建设子系统需要实现自动化监测功能，及时预警系统故障。在供电监控系统中，需要通过网桥设备加强子系统与综合系统连接。这样可以确保监控系统的稳定和可靠性，以及及时处理系统故障。同时，在车站监控系统中设置2个车站监控模块，以便实时了解车站运行情况，确保车站稳定安全运行，并保证铁道供电正常。

电力监控系统在铁路运行中扮演着至关重要的角色。为了实现数据实时处理、电力报表处理以及前置通信等目的，电力监控中心选择了OPEN300系统配置法。这一选择使得系统能够以高效的方式进行数据处理，为铁路运行提供了更加可靠的保障。电力监控自动化系统在铁路运行中的应用也是非常重要的。它通过遥测、遥控、遥信和遥调等功能，保证了铁路运行的稳定和安全。这一自动化系统的使用，为铁路运行提供了可靠性的平台保障，确保了铁路运行的连续性和稳定性。另外，电力监控系统中应用大数据技术，构建了数据中心，将大数据和监控系统结合起来形成了统一的数据监控网络。这种数据监控网络的建立，使得系统能够更好地进行数据分析和处理，提高了数据处理的准确性和效率。同时，这也为铁路运行提供了更加准确的数据支持，避免了一些潜在的问题。电力监控系统利用数据收集、设备监控、参数配置等等功能为系统运行提供了保障，进而提高了铁道运行效率和质量。这些功能的使用，使得铁路运行能够更加高效地进行，减少了设备损坏和故障的发生，提高了铁路运行的质量和效率。

2.3APF谐波治理技术

电气化铁道牵引供电系统的谐波问题一直是一个难题。随着电气化铁道的不断发展和扩大，谐波问题也变得越来越突出。电气化铁道牵引供电系统中的谐波主要来自于电力电子器件的开关操作。为了解决这个问题，采用了有源-无源结合的治理方案。该方案主要是通过有源和无源滤波器的组合来处理不同频率的谐波。对于低次谐波，采用有源滤波器进行处理。有源滤波器能够有效地滤除低次谐波，同时也具有一定的无功补偿功能，可以改善电力因数。对于高次谐波，则采用无源滤波器进行处理。无源滤波器不需要外部能量输入，只需要利用谐振电路实现对高次谐波的滤除。这种滤波器具有简单、可靠的特点，能够有效地滤除高次谐波。为了更好地处理谐波问题，还采用了APF技术。APF采用单相级联多电平结构，使用3300V耐压IGBT建立H桥模块。控制策略采用单极性180°/N载波移相PWM调制形式，二级直流电压控制策略为换流链平均直流电压控制和链节直流电压均衡控制。这种技术能够更加有效地控制谐波，提高系统的稳定性和可靠性。另外，还采用了LCL滤波器。LCL滤波器使用LCL三阶滤波电路，能够让谐波电流从一个支路流入大地。这种滤波器具有小型化、高效率、低损耗等优点，能够更好地解决谐波问题。有源-无源结合进行谐波治理的方案中，有源、无源滤波支路两部分彼此独立存在，不会相互产生影响。这种方案能够更好地解决电气化铁道牵引供电系统的谐波问题，提高系统的运行效率和稳定性，为电气化铁道的发展提供了有力的支持。

3 结论

总之，电气化铁道供电系统技术的应用和创新对于铁路交通建设具有重要的意义。加强人才引进和建设专门的研究团队，提高创造能力和专业素质，以及加强科研和技术创新，都是电气化铁道供电系统技术发展的重要保障。相信在不久的将来，电气化铁道供电系统技术将会得到更加广泛的应用和推广，为铁路交通的发展带来更加美好的未来。

参考文献：

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