高鐵牽引供電與區(qū)域電網(wǎng)相互作用及振蕩機(jī)理研究

近年來，隨著我國鐵路運(yùn)輸?shù)娘w速發(fā)展，牽引供電系統(tǒng)特別是高速鐵路牽引供電系統(tǒng)與區(qū)域電網(wǎng)耦合作用不斷加強(qiáng)，同時(shí)其運(yùn)行密度、容量及新型牽引負(fù)荷等特點(diǎn)引發(fā)的供電系統(tǒng)電能質(zhì)量及穩(wěn)定性問題不斷加劇?；诖?，本項(xiàng)目從區(qū)域電網(wǎng)和牽引供電系統(tǒng)耦合的角度出發(fā)，建立了區(qū)域電網(wǎng)-牽引供電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)耦合統(tǒng)一模型，重點(diǎn)關(guān)注耦合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)基波/諧波模型及用于穩(wěn)定性分析的等效阻抗模型，考察了區(qū)域電網(wǎng)與牽引供電系統(tǒng)的相互作用；從樞紐牽引供電系統(tǒng)諧振特性、不同工況下的諧波特性及諧波綜合治理等角度出發(fā)，系統(tǒng)揭示了區(qū)域電網(wǎng)與牽引供電系統(tǒng)相互作用下的樞紐系統(tǒng)諧波諧振機(jī)理；同時(shí)，從車牽系統(tǒng)動(dòng)態(tài)潮流計(jì)算為出發(fā)點(diǎn)，開展了大規(guī)模頻繁沖擊復(fù)核下牽引供電系統(tǒng)綜合電能質(zhì)量分析，并開發(fā)設(shè)計(jì)了新型復(fù)雜牽引供電系統(tǒng)電能質(zhì)量綜合分析軟件；以徐州樞紐牽引低頻振蕩實(shí)測為基礎(chǔ)，通過時(shí)域仿真與小信號(hào)分析等手段系統(tǒng)揭示了牽引供電系統(tǒng)低頻振蕩的產(chǎn)生機(jī)理，并針對(duì)性的提出牽引主變擴(kuò)容改造等抑制方案，并成功應(yīng)用于現(xiàn)場；本課題組成功研制出區(qū)域電網(wǎng)——牽引供電系統(tǒng)高頻同步采集系統(tǒng)，可以針對(duì)區(qū)域電網(wǎng)-牽引供電系統(tǒng)的復(fù)雜實(shí)際情況，進(jìn)行針對(duì)不同現(xiàn)象的高頻同步數(shù)據(jù)采集。至此，本項(xiàng)目實(shí)踐了實(shí)測數(shù)據(jù)、仿真分析、理論建模相結(jié)合的分析方法，著眼于新形勢下的牽引供電系統(tǒng)的新特點(diǎn)需求，對(duì)保障區(qū)域電網(wǎng)-牽引供電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、高效運(yùn)行，具有重要的理論與實(shí)際意義。 2100433B

高速鐵路牽引供電負(fù)荷呈現(xiàn)頻繁沖擊、大功率、高密度等新特點(diǎn)，高鐵運(yùn)營以來頻現(xiàn)系列異常或故障現(xiàn)象（如諧振過壓、振蕩封鎖），給高鐵甚至區(qū)域電網(wǎng)安全可靠帶來了全新挑戰(zhàn)，而目前該問題的產(chǎn)生機(jī)理尚不完全明確。項(xiàng)目首次從區(qū)域電網(wǎng)和牽引供電耦合的角度，提出高鐵牽引供電系統(tǒng)與區(qū)域電網(wǎng)相互作用及振蕩機(jī)理研究。通過建立區(qū)域電網(wǎng)-牽引供電（牽引網(wǎng)-動(dòng)車-回流）動(dòng)態(tài)耦合統(tǒng)一模型，考察區(qū)域電網(wǎng)與牽引供電的相互作用；研究相互作用下的低頻振蕩機(jī)理、高次諧波諧振機(jī)理，以解釋電壓振蕩封鎖、諧振過壓、諧振過流等導(dǎo)致的供電中斷或者設(shè)備故障等現(xiàn)象；研究大功率、不平衡、頻繁沖擊負(fù)荷作用下，區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)行的電壓品質(zhì)和災(zāi)變風(fēng)險(xiǎn)，通過開發(fā)動(dòng)態(tài)仿真和同步高頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)以驗(yàn)證機(jī)理。項(xiàng)目采用實(shí)測數(shù)據(jù)、仿真分析、理論建模相結(jié)合的研究方法，有望全面揭示高鐵牽引供電故障或振蕩機(jī)理，對(duì)提出抑制方案、保障牽引供電和區(qū)域電網(wǎng)的安全可靠具有重要意義。

《高速鐵路對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響機(jī)理及效應(yīng)研究》應(yīng)用高速鐵路對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響的相關(guān)理論，對(duì)高速鐵路對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的影響機(jī)理進(jìn)行研究，構(gòu)建高速鐵路對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)效應(yīng)研究框架，并以滬寧城際鐵路為例，對(duì)高速鐵路影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的分析與評(píng)價(jià)問題進(jìn)行了探討，進(jìn)而對(duì)高鐵建設(shè)提出建議，以期進(jìn)一步豐富高速鐵路對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響機(jī)理及效應(yīng)研究的理論，對(duì)充分發(fā)揮高速鐵路所具有的優(yōu)勢、促使形成良好的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)帶提供有效指導(dǎo)，為推動(dòng)交通和社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展、國家和地方政府制定今后的發(fā)展規(guī)劃和有關(guān)政策提供決策依據(jù)。

本書為“中國高鐵叢書”中的一種。高速動(dòng)車組的牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所、接觸網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)三大部分組成。本書是依據(jù)高速鐵路主要行車工種的崗位標(biāo)準(zhǔn)和培訓(xùn)規(guī)范，結(jié)合鐵路現(xiàn)代化發(fā)展的實(shí)際而編寫。

樁基礎(chǔ)作為重要的基礎(chǔ)形式，已廣泛應(yīng)用在橋梁、港口碼頭、近海平臺(tái)和土工建筑（如樁基擋土墻、開挖支護(hù)樁和抗滑樁）等工程項(xiàng)目中。在受到側(cè)向荷載作用下，樁與土之間的相互作用機(jī)理十分復(fù)雜。樁在側(cè)向荷載作用下的變形發(fā)展直至破壞過程，實(shí)質(zhì)是樁與樁周土體相互協(xié)調(diào)、相互作用的結(jié)果。本研究基于可視化試驗(yàn)裝置開展了模型單樁在干砂和飽和砂土中的側(cè)向受荷試驗(yàn)，通過對(duì)比分析飽和度和密實(shí)度對(duì)樁-土相互作用的影響?；赑IV技術(shù)和多臺(tái)相機(jī)標(biāo)定方法，二次開發(fā)了Stereo-PIV程序。改編相機(jī)標(biāo)定工具箱軟件和三維共線方程解析法，自行編寫MATLAB程序，重組三維空間坐標(biāo)。結(jié)合土體表面的三維位移和樁的力學(xué)特性，分析主動(dòng)樁、被動(dòng)樁和中間土體的相互影響。本研究將滲水力技術(shù)與粒子圖像測速技術(shù)結(jié)合，研制一種能量測土體位移的滲水力模型試驗(yàn)裝置，并將此應(yīng)用到側(cè)向受荷樁土體位移場研究中，擴(kuò)展了PIV技術(shù)的應(yīng)用范圍，量測了在不同重力場下的土體位移變化。還將透明土技術(shù)和粒子圖像測速技術(shù)相結(jié)合，分析側(cè)向荷載樁周土體內(nèi)部的位移變化規(guī)律。通過多個(gè)平面的反距離加權(quán)插值分析，獲得了土體內(nèi)部的真三維位移，該方法可以有效的研究樁與土體的內(nèi)部相互作用，為揭示樁-土相互作用機(jī)理提供更全面的數(shù)據(jù)。本研究從樁周土體位移的角度對(duì)側(cè)向受荷樁的工作機(jī)理開展模型試驗(yàn)研究，為揭示樁-土相互作用機(jī)理提供更全面的和完整的參考。 2100433B