電氣化鐵道供電系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用及其創(chuàng)新

穆松林

[中圖分類號] U223.6

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號]2095-6487 （2021） 02-0057-02 Application and Innovation of Power Supply System Technology for Electrified Railway

Mu Song-lin

[ Abstract] Wirh the continuous improvement of soc/al and economic level， the transportation industry has achieved good development， inthis context， the electrified railway poxver supply system came into being， the system by virtue ofits own height accuracy， strong flexibility and othercharacteristics is widely used in the field of raihvay transportation， and achieved good application effect， in order to give full play to and make use of theelectrified railway power supply system Taking the application of electrified raihvay power supply sysrem as an example， this paper studies the technicalapplication process of electrified railway power supply system from three aspects： the configuration of power monitoring system， the key technologyapplication of new in-phase power supply system and the new technology application of catenary. Finally， it discusses the specific application of electrifiedrailway power supply system and the development trend ofrelated teclrnology Scenery. Hope that tlrrough this study，to provide effective reference for therelevant departments

[ Keywords]

electrification; railway power supply system; teclrnology; application; innovation

近幾年，隨著我國科技水平的不斷提高，人們的出行方式更加多樣化和便捷化，在這樣的背景下，人們對交通運(yùn)輸提出了更高的要求。而鐵路作為我國重要的交通運(yùn)輸工具，電氣化鐵道供電系統(tǒng)性能的穩(wěn)定可靠直接影響了鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?。因此，為了進(jìn)一步提高鐵路運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性、可靠性和安全性，如何科學(xué)應(yīng)用和創(chuàng)新電氣化鐵道供電系統(tǒng)技術(shù)是相關(guān)部門必須思考和解決的問題。

1.電氣化鐵道供電系統(tǒng)概述

電氣化鐵道供電系統(tǒng)主要應(yīng)用于國家電網(wǎng)中，國家電網(wǎng)在運(yùn)行中出產(chǎn)生人量的交流電，此時，該系統(tǒng)通過借助鐵路牽引功能，實(shí)現(xiàn)對變電所的降壓處理，并將其輸送到軌道接觸網(wǎng)，此時，機(jī)車會利用接觸而獲得相應(yīng)的動力能源，以滿足鐵路運(yùn)輸需求。此外，以電流種類為劃分依據(jù)，可以將鐵路牽引供電系統(tǒng)劃分為兩種類型，一種是直流控制系統(tǒng)，另一種是交流控制系統(tǒng)。目前，我國主要使用的供電系統(tǒng)以交流控制系統(tǒng)為主，通過將利用變電所，將三相交流電設(shè)置為25kV的單相交流電，為縮小供電距離、減少工程施工成本、提高鐵道運(yùn)輸?shù)母咝院头€(wěn)定性創(chuàng)造了良好的條件。該系統(tǒng)具有3大核心功能，分別是調(diào)度模塊、檢測模塊和自動化控制模塊，這些模塊的開發(fā)和應(yīng)用，為滿足國家電網(wǎng)使用需求、提高鐵路運(yùn)輸性能發(fā)揮出重要作用。

2 電氣化鐵道供電系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

甘前，利用電氣化鐵道供電系統(tǒng)，不斷提高電氣化實(shí)施效果，其目的主要體現(xiàn)在以下兒個方面：①為列車行駛提供強(qiáng)人的牽引動力;②提高鐵路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡單化;③提高鐵道運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性、可靠性和安全性，為減輕鐵道運(yùn)輸壓力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，相關(guān)部門要充分利用供電技術(shù)以及接觸網(wǎng)新型技術(shù)，不斷修改、優(yōu)化和完善該系統(tǒng)的功能，確保該系統(tǒng)在具體的運(yùn)行中，不會產(chǎn)生人量的有毒氣體，危害周圍環(huán)境，為保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保發(fā)展創(chuàng)造良好的條件，只有這樣，才能真正地發(fā)揮電氣化鐵道供電系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢，從而促進(jìn)我國鐵路交通的健康、可持續(xù)發(fā)展，滿足人們的安全出行。

2.1 電力監(jiān)控系統(tǒng)的配置

目前，電力監(jiān)控中心在配置電力監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，主要采用了OPEN3000系統(tǒng)配置法，確保電力監(jiān)控系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)實(shí)時處理、電力報表處理、前置通信等功能，電力監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計示意圖如圖1所示。該系統(tǒng)主要用到了4種數(shù)據(jù)庫，分別是實(shí)時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、描述數(shù)據(jù)庫和圖形報表數(shù)據(jù)庫。在該系統(tǒng)的模塊之間，通過采用數(shù)據(jù)庫連接的方式完成相應(yīng)的通信。此外，城市軌道交通系統(tǒng)做一個規(guī)模龐人的交通系統(tǒng)，具有高密度、人運(yùn)量等特征，因此，為了確保該系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，相關(guān)部門必須要保證系統(tǒng)參數(shù)配置的正確性和精確性，避免因系統(tǒng)參數(shù)配置錯誤而造成安全事故。而電力監(jiān)控自動化系統(tǒng)的應(yīng)用為保證軌道交通的穩(wěn)定性、可靠性和安全性提供重要的下臺支持，該系統(tǒng)具有強(qiáng)人的遙測功能、遙控功能、遙信功能和遙調(diào)功能。其中，遙測功能主要是指通過利用電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對電壓、溫度、功率等模擬量的精確測量;遙控功能主要是指采用遠(yuǎn)方控制的方式，對供電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全方而監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)和維修供電設(shè)備故障問題;遙信功能主要是指采用遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式，實(shí)時監(jiān)控并了解系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。總之，電力監(jiān)控系統(tǒng)通過完成相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、系統(tǒng)設(shè)備的峪控以及相關(guān)參數(shù)的配置，以達(dá)到提高系統(tǒng)運(yùn)行性能的目的，為進(jìn)一步提高鐵路運(yùn)輸效率和效果產(chǎn)生的積極影響。

2.2 供電技術(shù)應(yīng)用

2.2.1 功率單元擾動量全前饋控制技術(shù)應(yīng)用

為了避免擾動量對供電系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，相關(guān)部門要科學(xué)應(yīng)用功率單元擾動量全前饋控制技術(shù)，通過采用負(fù)載電流控制的方式，不斷地提高系統(tǒng)供電系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)效率和效果。此外，為了避免電網(wǎng)電壓諧波過強(qiáng)而降低了電流出現(xiàn)驟變現(xiàn)象，相關(guān)部門要充分發(fā)揮和利用積分控制器的應(yīng)用優(yōu)勢，科學(xué)控制電網(wǎng)電壓變化幅度，以最大限度地提高供電系統(tǒng)響應(yīng)性能。同時，還要嚴(yán)格按照機(jī)車負(fù)載控制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，不斷提高電流波形質(zhì)量，為實(shí)現(xiàn)對擾動量的科學(xué)控制提供有力的保障。

2.2.2 多臺無牽引變壓器同相供電裝置并聯(lián)控制技術(shù)應(yīng)用

為了確保各個供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效連通，相關(guān)部門要盡可能取消和舍棄電分相環(huán)節(jié)，同時，還要根據(jù)電力變換特征，針對逆變器出現(xiàn)的環(huán)流問題，提出相應(yīng)的解決方案，以確保多臺無牽引變壓器能夠與供電裝置進(jìn)行有效并聯(lián)，從而進(jìn)一步提高供電的穩(wěn)定性和可靠性。此外，一旦環(huán)流過人，會嚴(yán)重影響整體并聯(lián)系統(tǒng)的運(yùn)行性能，甚至引發(fā)一系列的安全事故。另外，在使用同相供電系統(tǒng)的過程中，相關(guān)部門要借助逆變器的的應(yīng)用優(yōu)勢，嚴(yán)格按照以下并聯(lián)控制要求，完成對同相供電系統(tǒng)性能的優(yōu)化。①將多臺供電裝置進(jìn)行有效并聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)就近供電的目的。②科學(xué)控制和調(diào)整線路距離，降低逆變器并聯(lián)的可能性。③牽引供電往往表現(xiàn)出比較高的電壓，這無疑增加了線路電能損耗量。

2.3 接觸網(wǎng)新型技術(shù)應(yīng)用

為了充分發(fā)揮和利用接觸網(wǎng)新型技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，在設(shè)置鐵路供電的過程中，相關(guān)部門要以電氣化鐵道供電系統(tǒng)使用為切入點(diǎn)，對該系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)配置，以達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用水甲的目的。最近幾年，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)水下的不斷提高和科技技術(shù)的不斷發(fā)展，我國逐漸加人了接觸網(wǎng)新型技術(shù)的應(yīng)用。電氣化鐵道供電系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行中，接觸網(wǎng)所處的外界環(huán)境以及電氣條件具有一定的復(fù)雜性和多樣性，為了確保接觸網(wǎng)在復(fù)雜多變的環(huán)境中電能可靠、穩(wěn)定、安全地工作，相關(guān)部門要嚴(yán)格按照絕緣控制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，選用新型的絕緣材料改造接觸網(wǎng)，同時，還要將閃絡(luò)間距控制在920 mm，降低接觸網(wǎng)污閃突發(fā)安全事故發(fā)生的可能性，以保證相關(guān)操作人員的人身安全和財產(chǎn)安全。此外，相關(guān)部門還要在綜合考慮接觸網(wǎng)所處環(huán)境特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，盡可能選用新型、先進(jìn)的合成絕緣材料，不斷提高接觸網(wǎng)絕緣性能。電氣化鐵道供電系統(tǒng)在具體的應(yīng)用中，對接觸網(wǎng)的絕緣性能提出了更高的要求，為此，相關(guān)部門要不斷提高接觸網(wǎng)的機(jī)械功能，同時，還要借助動態(tài)化測量技術(shù)，精確測量接觸網(wǎng)的絕緣性能，為后期更好地調(diào)整和控制接觸網(wǎng)絕緣性能提供重要的依據(jù)和參考。最后，為了有效地推廣和普及電氣化鐵道供電系統(tǒng)，滿足用戶的個性化使用需求，相關(guān)部門還要利用數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，不斷地檢測接觸網(wǎng)性能，以達(dá)到提高接觸網(wǎng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行性能的目的，避免因接觸網(wǎng)機(jī)械設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)而影響鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩裕瑫r，還要在充分結(jié)合成本預(yù)算的基礎(chǔ)上，盡可能選用先進(jìn)的接觸網(wǎng)機(jī)械設(shè)備。為了縮小銅金屬材料的購買成本，相關(guān)部門要將銅金屬材料替換為鋼鋁導(dǎo)線，確保接觸網(wǎng)機(jī)械設(shè)備能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。

3 電氣化鐵道供電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展前景

不斷提高鐵路運(yùn)行的安全性是電氣化鐵道供電系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用的重要內(nèi)容，因此，在應(yīng)用該系統(tǒng)技術(shù)的過程中，要重視對鐵路安全設(shè)計。同時，在供電技術(shù)的應(yīng)用背景下，還要嚴(yán)格遵循節(jié)能降耗、綠色環(huán)保發(fā)展原則，確保電氣化鐵道供電系統(tǒng)真正地發(fā)揮自身的作用，以實(shí)現(xiàn)對鐵路運(yùn)輸?shù)淖詣踊?、智能化和信息化管理，從而最大限度地提高鐵路運(yùn)輸安全性。此外，還要將保障鐵路運(yùn)輸安全作為未來發(fā)展目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，還要重視對相關(guān)運(yùn)輸發(fā)備的優(yōu)化和完善，確保相關(guān)運(yùn)輸設(shè)備能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。另外，由于電氣化鐵道供電系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為了促進(jìn)該系統(tǒng)接觸網(wǎng)新型技術(shù)和供電技術(shù)能夠向智能化、自動化方向不斷發(fā)展，相關(guān)部門還要重視對人數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等各種新型信息技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用。

4 結(jié)束語

綜上所述，電氣化鐵道供電系統(tǒng)的出現(xiàn)和應(yīng)用為加快我國鐵路交通建設(shè)進(jìn)程提供有力的保障。該系統(tǒng)在具體的發(fā)展中，使用了多種技術(shù)，如供變電技術(shù)、接觸網(wǎng)新型技術(shù)等，同時，還能夠根據(jù)市場發(fā)展需求，不斷優(yōu)化和創(chuàng)新新型技術(shù)，以保證系統(tǒng)運(yùn)行性能，為確保鐵路能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，滿足鐵路運(yùn)輸需求奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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