杭州地铁1号线电力负荷分析_开题报告

随着经济的迅速发展，我国城市化趋势越来越明显，人民生活水平不断提高，各大中城市机动车保有量不断增加，城市交通拥堵问题也越来越严峻，地铁作为一种绿色，环保，大运量的公共交通出行工具应运而生，到目前城市轨道交通已经成为解决各大中型城市交通拥堵问题的有效途径。城市轨道交通通常指地下铁路，狭义上专指在地下运行为主的城市铁路系统，是公共交通运输系统铁路刷的产物。地铁具有具有运输能力强，速度快捷，安全可靠，准时方便，无污染等特点，是居民出行时的首选交通工具。同样地铁作为现阶段城市最大的基础设施之一和交通系统的骨干，也是评估城市现代化程度的重要指标之一，对促进城市繁荣发展，实现城市经济可持续发展起到举足轻重的作用，由于地铁具有独特优势，各大城市纷纷投资建设，使得发展迅速。城市轨道交通运量大，杭州地铁1号线最高日客流量达到100万人次以上，远远超过普通公交车的运力，此外地铁平均运行时速为40—60km/h，最高时速可达80km/h，由于交通拥堵，公交车的行车速度只有20km/h左右，早晚高峰时速更低，由于地铁具有独特优点，政府也越来越认识到解决交通拥堵的最佳措施是发展公共交通，发展公共交通首先要发展轨道交通，全国各大城市都在兴建地铁。

随着我国地铁的快速发展，地铁供电系统已经成为电力系统的重要用户之一，地铁负荷已经成为电力系统中特殊的重要负荷。目前，全国已有地铁线路的年用电量估计在几十亿度的等级，属于能耗较大的负荷，对于地区城市电网而言，杭州地铁可能成为杭钢关停后的杭州电网最大的用电大户，这类负荷是不可忽略的。现阶段，地铁负荷呈现出移动性，时变性，非线性等特点。同时，地铁负荷还存在着一些特殊性：一方面地铁运行时，列车不断的起停，加减速，使得地铁负荷随时间变化呈现出较大的波动性，另一方面，地铁牵引供电网络是一个交直流混合的网络系统。由于地铁负荷存在的这些特点及特殊性，会导致现有的方法始终无法准确的计算和预测，另外地铁作为公共交通工具，对城市生活，国民经济各方面影响很大，对供电的安全可靠性要求很高。地铁供电网络是城市电网的重要组成部分，应纳入城市电网规划，其用电量及重要程度不容忽视。为了更好的掌握地铁负荷的特点，分析其对电网的影响，需要对地铁负荷进行分析。

一、地铁负荷的研究现状

地铁负荷模型主要是指描述地铁负荷的功率或电流随其端口电压，时间变化的关系。分析地铁负荷特性时，不能套用电力系统中简单的静态负荷模型来模拟复杂的地铁负荷。通常情况下，地铁负荷建模都是通过地铁供电系统仿真来完成的，整个过程大致可分为数学建模，仿真计算和结果分析。实现地铁供电系统仿真一般有两种方法：

1.选择专业的电力机车牵引供电系统仿真软件进行仿真，用户只需输入参数活数据，这些国外软件可以通过自建的建模工具建立数学模型，并进行仿真计算输出仿真结果。

2建立数学模型后，可以利用计算机编程语言自行编制仿真程序，也可以利用现有的仿真工具如PSCAD，根据给定算法进行仿真分析。

国内研究现状

由于国内轨道交通发展的比较晚，且各方面的研究还不太成熟，一般的牵引计算软件仅能按照列车牵引计算规范完成单个列车从起动、惰行、制动到停车的运行过程中取流、能耗、时间、位置等的变化情况。科研人员根据牵引计算软件的结果，通过自行编制程序或则其他途径来完成经直流负载潮流计算分析和交流侧电气网络的潮流计算的工作。这样不利于工作的顺利进行，以及计算经验的积累。现阶段，金照盈利用MATLAB软件中的SIMULINK仿真平台对地铁牵引供电系统进行建模，根据列车的参数建立列车的动态模型，实现列车从起动、牵引、惰行到制动停车的整个运行过程进行仿真，同时对多台列车同时运行不同工况下进行仿真，分析单个列车和多个列车运行过程中谐波的分布情况。东南大学徐舒详细分析了牵引计算理论，利用MATLAB语言和C语言编写了一套地铁列车牵引计算软件，同时利用PSCAD软件对24脉波换流站进行了精确建模，详细分析了地铁负荷对城市公用电网的冲击和影响。

（二）国外研究现状

•••由于国外城市轨道交通的发展历程比较长，因此城市轨道交通各方面的研究相对来说比较成熟。例如，Camegie-mellon大学开发了商用城市轨道交通供电仿真软件EMM(transponation Systems Energy Management Model)，EMM是一个比较成功 的仿真软件。EMM软件主要包括机车性能仿真TPS和电力网络仿真ENS两部分。其中，TPS部分对单个列车在额定电压下从起点运行到终点的过程进行仿真，模拟出列车运行过程中的取流、能耗、时间和位置变化。ENS部分是在TPS的基础上进行电气计算，讲TPS模拟出的电流、能耗等作为输入量，结合实时的列车运行图，对经直流负载进行潮流计算分析，求出线路上多组列车同时运行时，各指定点电压、电流及功率的变化，以及交流侧电气网络的潮流计算。

    通过以上的研究现状可见，目前地铁负荷对电网影响的研究，主要是计算机仿真分析方法。研究表明，地铁作为电力系统的重要负荷，地铁负荷具有其自身与众不同的特性，且其对电网安全稳定运行具有重要的影响，因此必须将其作为典型的重要对象来研究。作为电网的典型用户及重要负荷，研究牵引负荷的特性，建立准确的牵引负荷的模型，研究分析地铁总体负荷的特点，进而分析对城市电网的影响，并提出相应的措施，为城市配电网规划及其安全稳定运行提供依据。

二、^范文提纲

1第一章首先从地铁发展及其重要性阐述了本文研究的目的和意义，详细介绍了地铁负荷的概念及特点，综合分析了地铁负荷的研究现状，介绍了^范文的主要内容。

2第二章对地铁牵引负荷进行研究。

3第三章介绍了计算地铁供电系统的算法。

4第四章简述了现代城市配电网的发展趋势。

5第五章总结与展望部分。

三、参考文献

[1]徐舒，南京地铁牵引供电系统负荷建模与仿真及其对电网的影响分析[D]，东南大学，2006

[2]胡静，城市轨道交通对公用电网的影响研究[D]，郑州大学，2012

[3]黄胜德，张巍著，地下铁道供电[M]，北京：中国电力出版社，2009

[4]龚蒙荣，地铁供电系统设计及仿真研究[D]，西南交通大学，2013

[5]金照盈，城市轨道交通供电系统谐波分析及对配电网的影响研究[D]，郑州大学，2014

[6]于松伟，杨兴山，城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M]，西南交通大学出版社，2008