电气化铁路负荷对电网负荷特性的影响分析

米晓东，刘毅敏，赵文华

（1.国网山西省电力公司忻州供电公司，山西忻州034000；2.国网山西省电力公司阳泉供电公司，山西阳泉045000；3.太原理工大学电气与动力工程学院，山西太原030024）

电气化铁路负荷对电网负荷特性的影响分析

米晓东1，刘毅敏2，赵文华3

（1.国网山西省电力公司忻州供电公司，山西忻州034000；2.国网山西省电力公司阳泉供电公司，山西阳泉045000；3.太原理工大学电气与动力工程学院，山西太原030024）

结合山西某地区的实际情况，基于电气化铁路负荷进行研究，分析了电气化铁路负荷的特点，并对其进行负荷特性指标计算，阐述了电气化铁路负荷对网供负荷的曲线平稳度以及负荷周期性等的影响，通过研究分析，能够更好地了解和掌握电气化铁路负荷的发展趋势及变化情况，从而为电力系统安全可靠运行提供理论依据。

电气化铁路；负荷特性；周期性；波动性

0 引言

近年来，电气化铁路大量修建并投入营运，电气化铁路负荷不断增加，该负荷在电网负荷中所占比重越来越大，给电力系统安全稳定运行带来了隐患，因此对电气化铁路负荷的研究分析十分重要。

1 电气化铁路负荷

随着经济的发展，科学的进步，山西省部分地区电网中的不可控负荷所占比重越来越大，负荷的调控难度增大；尤其是类似电气化铁路负荷的冲击性负荷不断增加，严重影响着电力系统的安全稳定运行，因此，对电气化铁路的电力负荷进行研究分析就显得十分重要[1]。图1是山西某地区近几年电气化铁路负荷的增长情况。

图1 电气化铁路负荷增长情况

电气化铁路负荷的改变随着铁路运输计划而改变，该类负荷很难长久维持不变，经常会在短时间内从零负荷变化为满负荷，或从满负荷快速降至零负荷；电气化铁路负荷一般来说，相同工作日的最大负荷和最小负荷不可确定，1 d之内负荷变化很大。通过研究分析，电网负荷的波动性会由于电气化铁路负荷的不确定性增大，影响电力系统安全稳定运行。

2 负荷实测分析

负荷特性分析是为了摸清负荷结构，正确描述电力系统负荷随时间的变化特性，准确把握负荷运行规律，估计出电力系统负荷随时间变化的趋势等。

2.1 山西某地区负荷特性指标计算

负荷特性的指标计算对电网的规划运行、安排调峰措施、设备检修、发电计划的制定有重要的指导意义。表1是对该地区2012年9月对电网负荷进行指标计算的结果。

表1 负荷特性指标计算表

2.2 负荷特性分析

以9月为例对该地区进行负荷特性指标计算分析，从总体来看，负荷曲线一般呈现早晚两个高峰期，早高峰期发生时间变化较大，由于电气化铁路存在天窗期，时间不固定，且较频繁地改变运行计划，有时会出现早晚高峰之间的负荷低谷抬升，或早高峰会变成1 d中的低谷期的现象[2]。

经过负荷特性指标计算得出，电气化铁路的日平均负荷约为206.982MW，日峰谷差约为141.962MW，日负荷率约为0.726，最小日负荷率约为0.502，日峰谷差率为0.498，同时对总负荷进行特性指标计算，得出总负荷的日负荷率约为0.855，日峰谷差率为0.238，对比可见，电气化铁路负荷的波动性很大，电气化铁路负荷的日最大（小）负荷发生时间并不确定，且与网供负荷的日最大（小）负荷发生时间不重叠。从大量的统计数据可以得出，受到电气化铁路的影响，最大负荷与最小负荷发生时间不可预测，且波动性增大。

3 电气化铁路对电网负荷的影响分析

结合负荷特性指标计算结果，观察电气化铁路负荷数据及负荷曲线，分析电气化铁路负荷对该地区的负荷曲线的影响。

3.1 影响电网负荷波动

电网负荷的波动性会由于电气化铁路负荷的不确定性增大，影响电力系统安全稳定运行。图2是该地区2012年9月15日的电气化铁路负荷曲线。从图2中可知，电气化铁路负荷的波动性大，图2是将该地区的所有牵引站负荷叠加得出的全市电气化铁路负荷值，可以看出，即使负荷基数增大，电气化铁路负荷的曲线还是波动剧烈。由此可见，电气化铁路负荷波动性非常大，随机性很强，同时，由于电气化铁路负荷的影响，电网负荷曲线的波动性也增大。

图2 电气化铁路负荷曲线

图3为该地区同1 d电网总负荷的曲线图，可以看出，受到电气化铁路负荷冲击性的影响，网供总负荷曲线出现了毛刺多、波动性大的特征。

图3 网供负荷曲线

电气化铁路负荷会随着电力机车的数量、载重、路面状况及行车速度发生变化，因此，电气化铁路负荷随时都在变化，呈现出波动频繁的状态。当负荷平稳、含较少的冲击性负荷时，不影响电力系统安全稳定运行，同时电力部门能较好地进行调控工作，而电气化铁路负荷的波动性很大，冲击性较强，对电力系统安全稳定运行带来了隐患。

3.2 电气化铁路负荷倒送功率

图4是该地区2012年9月15号轩岗牵引站电气化铁路负荷曲线图，可以看出，1 d内出现2次明显的负荷负值，表明电气化铁路负荷在向系统倒送功率。由于电力机车制动时，电机处于发电状态，此时将动能转换为电能，电气化铁路负荷相当于一个发电厂，于是就出现了负值负荷。由于负值负荷出现的次数有限，且一般出现在不同时刻，当多个牵引站叠加后，负荷出现负值的情况就会大大减小，同时减小对电力系统的影响，因此电气化铁路负荷的倒送功率特征不会给电力系统造成太大影响[3]。

图4 轩岗电气化铁路负荷曲线

3.3 影响电力系统规律性

电力系统负荷与人们日常生产生活密切相关，存在一定规律性，若能掌握负荷的变化规律及发展趋势，对电力部门的调控工作及电力系统安全稳定运行十分有利。周期性按照时间划分为日周期、月周期等，本文以日周期性为例说明电气化铁路对电力负荷的规律性影响[4]。

通过对山西省某地区（内含电气化铁路负荷）的日周期性进行研究分析，可以看出，连续1周内的每天同一时段的负荷值多变，周期性、规律性不明显。除了对值相似进行周期性对比，还进行了曲线形相似的对比分析。通过研究对比该地区连续1周内的负荷曲线图可以看出，每天负荷曲线的变化趋势不同，曲线形状也是不同的，没有较强规律性。综合以上分析，电气化铁路负荷严重影响了电力系统的规律性，正由于该地区含有比重较大的电气化铁路负荷，而电气化铁路负荷波动性大，受其影响使得负荷规律性弱。通过研究分析可以看出，电网负荷会随着电气化铁路负荷的波动增加其自身的波动性，而波动的增大意味着电网负荷的非规则性增大，直接影响其规律性与周期性，对电力系统造成影响。

4 总结

研究分析了山西省包含电气化铁路的某地区电网负荷，对其进行了特性分析和特性指标计算，发现电气化铁路负荷具有随机波动性大、向系统倒送功率等特点，直接影响着总的电网负荷特性。由于电气化铁路负荷的波动性，使得网供负荷曲线出现大量的毛刺，影响负荷的平稳度。另外，电气化铁路负荷的运行规律不同于常规电力负荷，使得日负荷曲线的部分区间发生曲线的畸变，从而影响了电力负荷周期性，使其规律性减弱[5]。通过对包含有电气化铁路负荷的研究分析，能更好地掌握电气化铁路负荷的特性以及对电网负荷的影响，对保证电力系统安全可靠运行具有十分重要的意义。

［1］曾方明.电铁牵引负荷对电网运行造成的影响及其解决措施［J］.自动化应用，2011（10）：63-65.

［2］景德炎.电气化铁路的负荷特性及电能质量分析［J］.中国标准化，2010（12）：18-22.

［3］施海.电气化铁路相关问题研究［J］.新疆电力技术，2009（2）：74-76.

［4］贺辉，杨洁.武广客运专线铁路电力负荷特性分析及预测［J］.电力需求侧管理，2011（3）：47-50.

［5］朱天贻，周德勇.电气化铁路对电力系统的影响［J］.河南科技，1993（10）：6-7.

The Analysis of Im pact of Electrified Railway Load on the Characteristics of Power Grid

M IXiao-dong1，LIU Yi-m in2，ZHAO W en-hua3
（1.State Grid Xinzhou Power Supply Company of SEPC，Xinzhou，Shanxi 034000，China；2.State Grid Yangquan Power Supply Com pany of SEPC，Yangquan，Shanxi 045000，China；3.College of Electrical and Power Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi 030024，China）

Combined with the actualsituation in a certain region of Shanxi,based on the research and analysis ofelectrified railway load,the characteristicsofelectrified railway load are analyzed.According to the load characteristic indicators and analysis，the impactof electrified railway load on the curve smoothness of grid load and load cycle are expounded.Through research and analysis，electrified railway load can be betterunderstood andmastered，so as to providea theoreticalbasis to safe and reliable operation ofpower system.

electrified railway；load characteristics；periodically；fluctuation

TM714

A

1671-0320（2014）04-0028-03

2014-02-05，

2014-04-07

米晓东（1971-），男，山西忻州人，1993年毕业于太原电力高等专科学校电气工程及其自动化专业，高级工程师，从事信息通信调控工作；

刘毅敏（1974-），男，山西阳泉人，2009年毕业于太原理工大学电力系统及其自动化专业，高级工程师，从事信息通信调控工作；

赵文华（1989-），女，山西晋城人，2011级太原理工大学电气工程专业硕士在读，研究方向为电力系统及其自动化。