李乃瑞
河北省衡水铁路电气化学校 河北 衡水 053000
摘要：随着电气化铁路的快速发展，大量高速重载列车运行，列车运行的复杂性逐渐增加。由于电力机车是非线性大功率整流冲击负荷，牵引供电系统的电能质量日益恶化。这主要表现在以下几个方面:功率因数低、谐波含量高、三相不平衡、负荷波动大等。因此，研究人员在电气化铁路牵引供电系统电能质量控制领域做了大量的研究，取得了很多成果，尤其是近年来基于电力电子技术开发的有源补偿设备。但这些电气化铁路电能质量控制设备形式多样，研发过程中需要搭建实验平台，会消耗更多科研人员的人力物力，不利于研发成本的控制和科研效率的提高。
关键词：电气化铁路；供电系统；电能质量；综合补偿技术
引言
随着我国电气化铁路的迅速发展，牵引供电系统的电能质量问题变得越来越重要。当前我国牵引变电站广泛采用三相牵引变压器结构，因为机车是单相非线性负荷，牵引变压器两级负荷难以平衡，造成负序、功率大等严重的电能质量问题 这不仅对铁路沿线电气设备和铁路系统的安全运行构成严重威胁，而且还可能污染三相公共电网，从而可能对生产、传输、分配以及由此造成的夏季等所有部门的电气设备产生不利影响 现有铁路牵引供电系统中的反应性和协调性具有一定的相关性和应用价值。
1电气化铁路供电系统
电气化铁路通常包括电力系统和电力机车。供电系统还包括供电和牵引供电系统。(1)电力系统。供电系统中的变电站和高压输电线路用作铁路供电系统的供电核心，变电站中的牵引站电压分别为110kV、220kV和330kV。其中普通电动铁路电压等级为110kV，用于具有大功率、长使用寿命特点的铁路设备系统；然而，电力系统的运作往往受到三阶段不平衡的影响，在设计高铁电力系统时，需要提高电力系统的可靠性，以提高电力质量，实现系统的运行目标根据电气化铁路供电系统的运行状况，牵引供电系统的结构如图1所示。牵引供电系统运行过程中，局部型电力机车应根据牵引变压器的运行特点，通过牵引线馈线向电网输送电能，保证电力机车系统正常运行，实现运行目标。
2电气化铁路供电系统新技术
2.1协助隧道内的电缆敷设设施
在隧道群中，接触网电力线使用高压电缆，如果高压电缆进入相应的隧道，应使用电缆支架固定在隧道壁上，安装高压电缆，并连接互联网接入点。高压电缆布线时可能会出现问题，例如电源线与底部锚定补偿机制之间的干涉，尤其是当隧道的底部锚定使用延伸部分进行挖掘时，电源线与机构之间的特定位置BIM技术可解决这些交叉干涉问题，而BIM技术可帮助确保电缆的及时布线和美观性。在某些路径较为复杂的位置，高压电缆布线还需要BIM帮助，该过程从设计平面到准备材料直至实施施工，从而可以有效地控制整个施工过程，同时避免出现返工浪费材料等情况。
2.2主电路参数调节功能
在电气化铁路电能质量综合管理实验平台上，直流电容值和交流电感值对控制设备成本、提高补偿性能有重要影响，研究这两个重要参数的取值和最优匹配值很重要对于直流电容器来说，大型电容器较为稳定，但成本较高，小型电容器成本较低，但其电容器直流电压的波动在一定程度上影响了设备的性能，特别是逆流电能的质量。
关于交流侧电方向，主要与逆流跟踪速度有关，虽然太大会降低二次谐波的含量较高，但实时性能较低，也不宜在提高无功能力的同时引入大量二次谐波因此，研究直流侧电容器和交流电感的合理取值和匹配问题对于研制谐波抑制和无功补偿设备很重要。
3电能质量综合补偿技术
3.1系统结构
在电气化铁路供电系统中，为了减轻铁路控制器的负荷并节约工程成本，主动铁路功率控制器和晶闸管控制器通常在系统优化处理中选择，以便在使用时形成补偿系统对于其中一种变换器系统，当单相压力降低且变压器接通时，电源臂将与功率控制系统平行连接。为了改进铁路电力系统电能质量补偿机制，通常需要建立一个数学RPC(铁路taticspowerconditioner，铁路电力调节器)建模系统。根据电气铁路系统的运行特性，在构建固定坐标系数学模型时必须考虑RPC系统的对称性。
3.2铁路有源功率控制器的优化策略
通过分析铁路系统运行状况，处理铁路系统主动功率控制器，保证系统正常运行，系统设备维修人员应控制直流侧电压，协调控制两个单元 实现谐波一致性和无功补偿，充分保证变频器独立运行，实现三相电流对称运行的目标。 同时，在主动调速器补偿中，为了提高负序叠加、谐波和基准电流的处理效果，必须保证各系统变速箱在直流侧保持电压时的有效运行，以达到铁路有源功率控制器的使用目的。
4国内外研究现状
4.1德国
目前，德国是世界上采用统一和综合供电模式的少数几个国家之一，铁路线路使用独立电网，主要有两种供电方式:集中供电和分散供电。供电方式 并通过牵引变压器减压后得到15kv 16.7hz铁电供电方式； 分布式电源方法使用同步电动机实现三相/单相变换，最终电源模式与集中电源模式相同。此电源模式消除了三相对称变换牵引变电所输出的电气分裂阶段，消除了牵引变电所之间的电气分裂阶段，牺牲了牵引变电所之间的距离，实现了全线无分相。
4.2国内同相供电技术研究现状
国家三相供电技术方案是由西南通信大学李群山教授首次提出的，三相供电装置自2010年起投入运行。城坤铁路梅山分站、山西中南铁路试验段、京沪高铁、温州地区铁路S1线均取得了满意的成绩。
5供电系统新技术的具体发展前景
新技术的主要目标是确保铁路运输的安全运行，同时提高供电运输服务的质量。因此，在考虑铁路电力系统电气化的具体新技术时，除了减少排放、节约能源和减少能源消耗之外，还必须重视发展铁路安全。我国电气化铁路网遵循密集化趋势，与通信线路交叉，避免电力系统对通信设备的影响，从而确保铁路电力系统在发展中的合理科学发展。此外，由于对新技术的不断深入研究，铁路电力系统对新技术的需求很高，因此需要继续培训专门研究小组和研究人员，以确保电力系统新技术的持续发展。
结束语
同相供电技术在现阶段电气化铁路工程建设中得到广泛应用。替代电源系统的可靠性已成为技术人员和社会各界关注的一个主要问题。为了促进铁路的有效运行，需要进行可靠性分析，以便准确了解备用电源系统的运行状况，在发现问题后及时采取处理措施，并有效确保系统的可靠性。
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