摘要：铁路牵引供电系统是铁路部门正常供电的重要保障，一直是相关人员关注的焦点，意义重大。因此，本文以牵引供电系统为对象，从牵引供电系统存在的问题及相应措施和基于单相有源滤波器的平衡供电系统仿真两个方面对铁路牵引供电系统的电能质量控制和仿真进行了研究。
锚杆挡墙关键词:铁路牵引供电；电能质量控制；模拟
1牵引供电系统的负荷特性
电气化铁路供电系统由供电系统和牵引供电系统两部分组成。其中，牵引供电系统是指电气化铁路从电力系统接入电源，经专用变压器转换为单相交流电的电网。牵引供电系统由牵引变电所和牵引网组成。食物模型
变电站三相/单相换相供电会造成三相电力系统不对称运行，对小容量的三相电力系统造成严重影响，[1-3]o负序电流的影响会对电气化铁路沿线线路保护装置产生一定的影响，同时在短路容量较小的区域，负序电流的影响也会产生系统的负序电压，从而影响沿线其他负荷的 正常供电。
牵引供电系统的任务是向电力机车供电。牵引供电系统的负荷特性主要取决于电力机车的电气特性、铁路线路条件、运输组织方案等因素。目前，我国电力机车主要是交流-DC电力机车，采用单相交流供电。作为大型相控整流负载，谐波和负序电流非常大，例如SS4机车的总谐波畸变率可达35%以上，对电网造成严重影响。电力机车运行时，低功率因数也会严重影响电网的供电质量，线路的功率损耗也会增加。 2电气化铁路供电系统对电力系统的影响
对于供电网络来说，电气化铁路的负荷状态极其恶劣，恶化了牵引供电系统的电能质量，造成巨大的电力浪费，同时也导致牵引网电压波动，严重时机车牵引力下降，从而降低了整个运输线路的运输能力。综上所述，电气化铁路对供电系统的影响存在四个问题:一是谐波；二是三相不平衡的影响，即负序电流；三是功率因数低；第四，电压波动大。
①谐波电流及谐波电流引起的电压畸变是目前电气化铁路最常见的电能质量问题，应认真对待，当接入短路容量较大的系统时，无论是HOkV网还是220kV网，电压畸变率都会降低。
虽然接入220千伏电网时注入电网的谐波电流值会比110千伏电网降低50%，但考虑到接入220千伏系统的牵引负荷(如重载)容量相对较大，谐波电流绝对值相对较大，影响范围较大，应采取相应的处理措施。'
②三相不平衡，即负序电流，是未来电气化铁路引起的主要电能质量问题。一方面，随着谐波治理的进一步实施，牵引负荷的谐波特性将得到改善；另一方面，随着牵引负荷能力的不断增加，喷油系统的负序电流也会随之增加:
③计算分析表明，当功率因数提高时，压降会变小，有助于保证牵引鱼负载的供电电压。应采取适当的动态无功补偿措施来提高功率因数。
(4)电气化铁路是典型的冲击负荷，其引起的电压波动很大=当系统短路容量较大时，电压波动和偏差会在允许范围内。
电气化铁路的电能质量早已引起有关部门的重视:早在1997年，原电力工业部就发出通知，要求加强电气化铁路的谐波治理，并由原国家经贸委技术监督局牵头，会同电力部、铁道部等有关部门， 成立电气化铁路谐波治理专家组开展专项工作，提出新建电气化铁路项目
必须有谐波治理措施，落实同时设计、同时施工、同时调试的“三同时”原则，对已建、在建项目也要进行技术改造，达到治理目的:
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3牵引供电系统存在的问题及相应措施
(1)单相牵引供电系统存在的问题。在我国电气化铁路的运行过程中，选择工频单向交流系统的牵引供电方式，利用其成本低、灵活、易于控制的优势，为我国电气化铁路持续服务。工频单相牵引供电系统虽然比交流供电系统有明显的优势，但也有其自身的问题。首先，工频单相牵引供电系统存在无功功率和谐波电流问题。造成这一现象的主要原因是电力列车在运行过程中存在很强的随机性，导致基波电流和谐波电流存在一定的偏差和变化，导致牵引系统工作量过大，电流在运行过程中单相不匹配，产生无功和谐波电流问题。但工频单相牵引供电系统中的这一问题容易增加牵引供电系统设备的工作量，从而降低设备的使用寿命，甚至造成误操作或不动，威胁运行安全。工频单向牵引供电系统的另一个问题是负序电流。牵引变电所采用单相接线方式时，会产生负序电流，降低变压器的输出功率，降低电力机车的工作效率，同时也会造成安全隐患，威胁牵引供电系统的正常运行，从而带来一系列的损失。
(2)相应的解决方案。为了解决工频单相牵引供电系统中的无功、谐波电流和负序电流问题，我国电力部门进行了积极的改进和项目研发，以减少负面因素的影响，提高工作效率。首先，针对谐波电流问题，我国电力机车运行行业不断提高机车性能，引入各种技术手段提高机车运行稳定性。具体来说，电力机车配备功率因数校正设备，可以改善机车自身的功能，保持电力运输的稳定性，减少运行过程中不稳定因素对电流牵引的干扰，从而有效减少谐波电流的产生和对正常运行的干扰。其次，电力机车可以在机车内配备专业设备，借助静态动态无功补偿设备和有源滤波设备，在机车运行过程中出现无功和谐波电流时，可以实现有效补偿，进行有效牵引和稳定运行。最后，改善负序电流的方法有很多，包括改变传统的接触方式来实现供电顺序的稳定，或者使用高压和变压器来最大限度地保证运行电流的单相稳定性，以及使用强电流注入和变电站调整来减少负序电流带来的不利影响。
基于单相有源滤波器的平衡供电系统仿真复合膜袋
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(1)理论知识。有源电力滤波器(APF)是一种稳定运行设备，旨在有效补偿牵引供电系统中容易出现谐波电流和无功功率的人为问题，从而实现牵引供电系统的均衡供电。单相有源
滤波器平衡供电系统仿真是指由专业仿真软件操作的仿真操作技术，实现对操作过程和问题判定的有效模拟，帮助电气工作者更好地分析技术问题。目前广泛使用的仿真软件是EMTDC软件或PSCAD软件，与其他仿真软件相比，这两种仿真系统更加全面、强大，仿真效果优越。其中，PSCAD既能有效模拟，又能相互交互，性能灵活，而EMTDC则能实现用户需求定义的强大效果，有效展现核心运行状态，并根据用户实际需求输出相关内容的类型，具有明显的个性化需求。正是因为这一优势，这两种仿真技术被广泛应用于单相有源滤波器平衡供电系统的仿真中，利用技术的便利性推动和完善了电气技术。而且在实际的仿真过程中，仿真技术确实达到了这种效果，促进了牵引供电的发展。
(2)建立牵引供电系统仿真模型。牵引供电系统仿真模型的建立主要包括两个方面:主电路的建立和检测控制电路的建立。其中，建立的主电路由电源、接触网、DC机车负载和平衡供电装置组成。电源类型为工频交流电源，DC机车负载是核心关键，平衡供电装置保证稳定运行。DC机车的负荷主要针对传统工频单相牵引供电系统中谐波电流和无功问题引起的负荷压力过大的问题，通过搭建单相半控桥简化整流电流，提高运行效率。检测控制电路的设计是通过负载无功电流运行的方式或参考APF监测技术实现对电路的监测和管理。当运行系统出现问题时，DC机车半控桥会立即启动触发角控制板，及时进行故障响应，实现有
效仿真。因此，在现代牵引供电系统中，不断将仿真技术应用到技术开发和检测功能中，从而最大限度地改善设备运行。
5结束语
在当前的铁路运营中，应用牵引供电系统实现电力保障的运营模式已经成为主要的机车运营模式，占据了绝对的市场份额，促进了我国电力机车的不断发展。但与此同时，电气部门仍需加强牵引供电系统的稳定性和技术升级，不断提升单相有源滤波器的均衡供电能力，降低当前问题对牵引供电系统运行安全的威胁，促进道路牵引供电系统电能质量的稳定提升。
参考文献：
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真空度传感器
[2]韩松,邱国跃.基于DSP的三相有源滤波器谐波检测研究[J].贵州工业大学学报,2003(32).
[3]袁涛,郑建勇等.PSCAD/EMTDC中自定义模型研究及其在有源滤波器控制算法仿真中的应用[J].电气应用,2006(25).
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