摘要：電氣化鐵路采用雙邊供電方式可以取消牽引網供電臂末端的電分相，但雙邊供電后牽引負荷電流分布規律改變，因此有必要進一步深入研究雙邊供電系統的供電能力。本文根據平行雙邊供電系統電路拓撲特點，首先理論推導了多工況時牽引所分流系數、牽引網電壓損失公式，并結合實例，分別探究了分流系數和牽引網電壓損失與相位差和機車位置之間的關系;其次提出了一種適合電壓移相器的控制算法;最后搭建了雙邊供電系統仿真模型，分析了單車工況下兩牽引所的分流系數和牽引網電壓損失。結果表明：使用上述控制算法，電壓移相器可以有效的調節饋線電壓相位，降低負載不平衡度，并有效地減小了牽引網上的電壓損失。

　　關鍵詞：電氣化鐵路;雙邊供電;分流系數;電壓損失;電壓移相器

　　我國正在迅速的建設大規模電氣化鐵路來促進經濟繁榮[12]，主要體現在高速和重載鐵路上。為滿足高速重載運輸的需要，設計了新型大功率機車組，并在一些主要線路上得到應用,4。電氣化鐵路廣泛采用單相25kV交流牽引供電系統，為減輕對電力系統的負序影響，基本都采用輪流換相的措施，因此在牽引變電所出口處和分區所處均設置有電分相環節。

　　電分相作為牽引供電系統中較為薄弱的環節，很大制約機車的安全高速運行，并且容易造成勵磁涌流、過電壓、機車失速等問題影響機車的正常運行，因此解決電分相的問題迫在眉睫。 近年來，大量研究表明當電氣化鐵路采用雙邊供電方式后，可取消分區所處的電分相，減少列車斷電時間，同時可以減小牽引網能耗，保證足夠的牽引變電所間距，因而可以減少舊線改造和新線建設的投資。但雙邊供電后由于兩牽引變電所間的牽引網被連通成為電力系統高壓側的低壓并聯支路，由此引起的均衡電流不僅會造成大量額外的電度電費，而且也會對電力系統的潮流分布造成極大影響10。

　　為了消弭均衡電流帶來的缺點，文獻11根據電壓相位差與循環功率的關系，提出一種用于交流電氣化鐵路雙邊供電的電壓移相器，該移相器可實現27個級差的分級相位調節，因此可以降低本牽引所與相鄰牽引變電所饋線電壓的相位差，進而減小均衡電流。目前，針對平行雙邊供電方式牽引負荷電流分布和沿線電壓損失的研究，主要集中于利用牽引供電系統等值電路來分析它們與機車位置之間的關系12，未考慮相鄰兩牽引所饋線電壓相位差對分流和電壓損失的影響。然而在實際環境中兩相鄰牽引所饋線電壓的相位并不相等13，相位差對牽引所分流系數和牽引網電壓損失都有著不可忽視的影響。

　　本文揭示了雙邊供電后個牽引變電所饋線電壓相位差與分流系數和牽引網電壓損失的關系，并提出了一種適合電壓移相器的控制算法。在simulink環境下搭建了包含電壓移相器在內的牽引供電系統仿真模型，并在單車負載工況下對兩牽引所的分流系數和牽引網電壓損失進行分析。

　　1平行雙邊供電系統

　　在我國高壓電力系統中，發電廠與變電站之間，往往通過架空線路構成環式接線，這樣可以提高供電可靠性，并且比較經濟。采用平行雙邊供電方式的相鄰兩牽引變電所是從兩個不同的電力變電站取電，這種取電方式也是我國大多數牽引變電所采用的取電方式，由于兩個電力變電站之間存在一定長度的輸電線路，從電路結構上看，牽引供電系統與電力系統輸電線并聯，因此當牽引網上空載時，會在牽引供電系統中產成附加電流，即均衡電流。

　　2電氣特性分析

　　2.1牽引負荷電流分布規律

　　當牽引供電系統實施雙邊供電后，牽引網上有負荷時，沿線實施雙邊供電的牽引所均要向牽引負荷供電，牽引負荷電流遵循的原則是近者多分，遠者少分，距離牽引負荷最近的牽引所承擔的分流任務最大，對應的牽引變壓器容量利用達到最大。

　　2.2牽引網電壓損失分析

　　當牽引網上有機車行駛時，單邊供電牽引網的最大電壓損失發生在牽引網末端，這與各供電區間機車的取流位置有關。雙邊供電時機車向相鄰兩個牽引變電所取流，相比于單邊供電的一個牽引變電所供電，牽引網上流過的電流有所減小，相應的會降低牽引網上的電壓損失。本小節主要對兩個牽引變電所單邊供電和雙邊供電的牽引網電壓損失進行討論分析。

　　3相位補償措施

　　本文利用前期研究所提出的適用于牽引供電系統的電壓移相器來調節饋線電壓，并提出了一種調相控制算法。

　　4仿真分析

　　4.1仿真模型搭建

　　為驗證電壓移相器的可用性以及其減小負載不平衡和牽引網電壓損失的有效性，使用Matlab/simulink軟件搭建27.5kV直供帶回流線的雙邊供電系統仿真模型。

　　5結論

　　(1)牽引網負載時，隨著相位差的增大，相位超前的牽引所分流系數逐漸增大，負載不平衡度加劇，牽引網最大電壓損失也在不斷增大，且電壓損失最大時機車所處的位置也在后移，當相位差大到一定程度時，牽引網上有均衡電流流過。

　　(2)所提出的電壓移相器控制算法可以有效地調節饋線電壓相位，減小相位差。

　　(3)不同相位差下，安裝電壓移相器后個牽引所的分流系數曲線近似相同，且其值均在內，牽引網上不存在均衡電流，牽引網電壓損失也有所降低。當機車位置相同時，相位差越大補償后的牽引網電壓損失也會略微偏大。

　　參考文獻：

　　[1]曹建猷.電氣化鐵道供電系統[M].北京:中國鐵道出版社,1983.

　　[2]王兆成.中長期鐵路網規劃研究[M].北京:中國鐵道出版社,2004.

　　[3]HeJing,LiuGuanwei,LiuJianhua,etal.Identificationofanonlinearwheel/railadhesionmodelforheavy-dutylocomotives[J].IEEEAccess,2018,6:50424–50432.

　　[4]李振華,蔣偉輝,成俊杰,等(LiZhenhua,JiangWeihui,ChengJunjie,etal).變壓器內部故障在線檢測方法仿真及誤差分析(Simulationanderroranalysisofonlinedetectionmethodfortransformerinternalfault)[J].電力系統及其自動化學報(ProceedingsoftheCSU-EPSA),2021,33(7):56-65.

　　[5]李群湛,賀建閩(LiQunzhan,HeJianmin).電氣化鐵路的同相供電系統與對稱補償技術(Electrifiedrailwayfeedingsystemwithoutphaseexchangeandsymmetricalcompensationtechnology)[J].電力系統自動化(AutomationofElectricPowerSystems)，1996,20(4):9-11,28.

　　[6]李群湛,賀建閩,解紹鋒.電氣化鐵路電能質量分析與控制[M].成都:西南交通大學出版社，2011.

　　[7]盛望群,宮衍圣,黃文勛,等(ShengWangqun,GongYansheng,HuangWenxun,etal).樹形雙邊供電方式下供電能力及電能質量分析(Analysisofpowersupplycapacityandpowerqualityundertree-shapedbilateralpowersupplymode)[J].電氣化鐵道(ElectricRailway),2020,31(S2):103-108.

　　作者：李鑫，劉炯，陳偲，馬海木呷，朱長青，鄧磊