摘要
川藏铁路作为世界上第一条海拔超过4000米的高原电气化铁路，巨大的牵引功率需求对牵引供电系统的供电能力提出了严苛的要求，但由于薄弱的外部电网条件导致以电压不平衡为代表的电能质量问题凸显，对电网和铁路的安全、高效和可靠运行产生了不利影响。因此，本文针对川藏铁路牵引供电系统产生的电压不平衡问题，依托现有电网拓扑结构，从传播机理、评估方法和补偿技术等方面开展研究，为川藏铁路优化设计与安全运营提供重要的技术支撑。主要研究内容如下： 首先，基于牵引供电系统端口电气量通用变换方法，计及牵引供电方式和变电所换相连接的影响，构建了牵引供电系统正、负序等效阻抗模型，分析了牵引供电系统特殊结构与运行特性对阻抗分布的影响；以电压/电流不平衡度、等效阻抗为输入变量，构建了电压不平衡计算模型，研究了不同外部电网接入方式与牵引负荷运行特性对公共连接点(PCC)电压不平衡度的影响，阐明了牵引供电系统不平衡潮流在电网中的传递特性。 其次，以川藏铁路外部电源薄弱区段为例，利用DIgSILENT/PowerFactory平台搭建“电网-牵引供电系统-牵引负荷”一体化仿真模型，基于电压不平衡评估标准GB/T15543-2008与DL/T1375-2014，定量分析了不同外部电网接入方案下川藏铁路牵引变电所群电压不平衡度的分布特点，解构了其对PCC电压不平衡度的贡献度；并以全线补偿容量和电分相数量最少为优化目标，以电压不平衡限值为约束，给出了外部电网接入方案多目标优化方法，得到了最优接入方案。 最后，针对川藏铁路特殊的牵引变电所群供电结构，基于同相供电技术，通过IEEEStd.1459-2010功率理论，阐明了同相供电系统的工作原理和潮流分布关系；以电压不平衡限值为补偿目标，利用瞬时功率理论建立了电压不平衡补偿策略，推导了同相供电系统各端口的补偿电流计算公式；以川藏铁路典型区段技术方案为例，基于MATLAB/SIMULINK平台，通过静态负荷和动态负荷仿真，验证了所提出补偿策略的正确性和有效性。
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