浅析新时代地铁牵引供电系统

姚云

成都地铁运营有限公司 四川省成都市 610000

内容摘要：随着社会的发展以及科技的进步，地铁逐渐成为人们主要的交通工具之一，为此，为了有效的保证地铁运行稳定和安全，必须要加强对牵引供电系统的智能化、信息化建设。

关键词：新时代 地铁牵引供电系统

引 言

所谓的牵引供电系统指的主要是通过在一次供电系统或者电力系统中接收电流，然后将其工频交流有效地转化为低频或者直流电压，进而为电力机车运行提供所需的电能，完成相应的牵引传输，保证对整个地铁的运行提供政策的配电。提升牵引供电系统的稳定性也可以说是保证电力机车的正常运行，所以，加强对牵引供电的智能化、自动化方向研究对于地铁运行效率以及安全运行具有重要意义。

1 地铁牵引供电系统的基本构成

一把情况下地铁供电主要分为高压供电以及地铁内部供电两部分，其中，高压供电指的主要是从电网直接进行取电，其供电方式又包括集中、分散以及混合式三种方式；而内部供电则主要采用的牵引供电以及各类照明供电系统，而对于动力照明供电系统而言，其主要进行照明、风机以及水泵等的供电，主要是由动力照明配电线路以及降压变电所构成而牵引供电系统可以有效地将三项高压交流电转变为适合地铁车辆正常运行所需的低压直流电流，然后在将直流电流传送到接触网上，地铁此时则会在接触网上获取所需的电能而运行。就目前而言，对于地铁牵引供电系统俩件，其主要是由牵引网以及牵引变电所两部分构成，主要采用的是直流供电方式，而牵引变电所是整个地铁牵引供电系统的核心。一般情况下，根据地铁车辆运行高峰期时车流密度以及车辆型式经过牵引供电计算而得出牵引变电站所需具备的容量以及位置，并且当其发生故障时，相邻的变电站还应当具有一定的承载负荷能力，进而保证地铁车辆的正常运行。牵引网顾明思议指的就是在线路周围铺设地铁车辆运行的专门供电装置，其主要是由两部分组成的，即正极接触网供电以及负极走行轨回路，供电方式主要包含供电轨以及供电网两种方式。

2新时代地铁牵引供电系统关键技术研究

2.1大功率四象限变流技术

大功率四象限变流技术的应用主要是为了实现地铁功率的有效变换，该技术也是实现现代牵引供电智能化发展的基础。随着科技的进步，尤其是功率半导体技术的发展，绝缘栅双极型晶体管由于其功率模块不仅具备较大的容量、较高的目的，而且可靠性也较高等优势逐渐在各个领域中得以广泛的应用。基于此，在地铁牵引供电系统中通过应用智能功率模块不仅有效的融合了信息等智能化技术，而且还有效的促使单变流器的容量得以提升。

2.2高品质混合式牵引供电技术

该牵引供电技术主要是为了有效的解决混合式牵引供电系统中关于四象限变流器和二极管整流机组间的并联运行以及外特性配合的问题而衍生出的一种供电技术。其通过采取相关措施来促使四象限变流器所输出的特性曲线和二极管整流机组所输出的特性曲线变得相似，进而促使负载均匀的分配。

2.3分散式无功补偿技术

当电网输送的电压降低并达到某一数值后，通过启动电网中的某种设备并结合微机控技术将电压达到几十甚至上百伏的补偿方式被称作无功补偿。此技术作为我国电网优化改造过程中的里程碑将其应用在地铁牵引供电系统中具有重要意义。作为新时代地铁牵引供电系统重点研究内容，无功补偿技术应用的目的主要是为了结合系统自身的运行特性来促使牵引供电系统变得简单化，与此同时还可以实现对数据的采集、传输等功能，有效的改善传统供电系统的不足。对于中压网络而言，无功分布存在一定的规律，而且由于其对地电容较大，为此也需要进行无功补偿。具体来讲，一般情况下，地铁在晚上10点之后运行会慢慢停止，而其在早晚高峰中能耗会消耗较大，为此，需要通过无功补偿来保证其正常运行。分散式无功补偿的应用主要是通过四象限变流器所产生的一定大小的无功功率来实现对中压环网的无功补偿，进而有效地取代传统主变电所所需的无功装置，提升系统的功率因数，促使牵引供电系统的优化。

2.4分布式协同吸收技术

通过应用分布式协同吸收技术可以有效地实现对地铁车辆再生制动过程中所产生的能量的分布吸收，进而促使地铁车辆的制动能量得以再次利用，进而降低反送上一级电网的发生概率。

2.5智能传感器技术应用

作为一种新型的信息技术智能传感技术主要包括了计算机技术、微机械技术、信号处理技术以及传感技术等多种技术。智能传感器中含有微处理器并且具有信息监测和处理功能，为此，其具有较高的可靠性以及稳定性且感应精度以及自适应能力较高等优势，将其应用在地铁牵引供电系统中可以有效地的利用节点来对有用的信息进行处理，并通过传感器进行信息交换，提升信息交换质量和效率。在该系统中对于智能传感技术的应用可以直接安装在地铁牵引供电系统设备中，譬如，绝缘栅双极型晶体管或者变压器上，继而可以直接得出相关供电设备的故障信息以及实现对设备使用寿命的智能检测，保证供电系统的正常运行。

2.6故障预测与健康管理

为了更好地保证地铁高质量的安全运行，必须要对牵引供电系统中进行故障预测以及健康管理，通过对供电系统相关部件的实时监控以及特征参数等的采集，再加上长时间的对于电压、电流、温度以及功率等的监测来保证供电系统的正常运行。然后在依托于所采集的信息数据来对关键部件的使用寿命等建立模型以及损伤、总体老化、安全健康度和特征量间的线性关系，以实现对供电系统的健康管理。对于该功能的实现主要依靠与大数据中的累计损伤以及特征量辨识技术。所谓的累计损伤技术指的主要是通过对检测部件所承受的电压、电流冲击以及应力、温度等的变化规律，并结合部件自身的失效模型来对部件的健康状况进行评估。而特征量辨识技术则主要是通过构建部件寿命的模型来建立总体老化、安全健康度和特征量间的关系。具体方式为：第一，数据的采集。通过将地铁车辆的离线以及车载数据的无线、网络传输等方式进行汇集至故障检测和健康管理中心数平台中；第二，状态监控。通过各类传感器来实现对电流、电压、温度等参数的采集，进行实现对检测部件或者系统故障监控，然后将相关数据进行汇总传送至车载数据处理中心中，最后借助于远程数据传输将相关数据运输至地面；第三，故障预警。通过故障预测模型以及预警阈值等实现对关键设备的预警，并通过文字窗口或者声光报警的方式来进行展示提醒；第四，健康评估。通过对各个数据的汇总和分析，进行实现对关键部件健康评估，并给出相关部件的健康状态；第五，决策辅助。通过故障预警以及健康状态评估结果，并通过应用维修技术等对地铁供电系统的运行和维修提供帮助。

参考文献

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