城市轨道交通供电系统动态运行的仿真研究

宇文平

摘 要：本文通过对城市轨道交通的背景及发展体出交通供电系统研究的重要性，再通过大量实际数据进行深度挖掘研究。提出我国城市轨道交通供电系统的详细组成，和供电四天技术要求，通过对供电系统运作的详细说明来进行供电系统动态运行的仿真研究。

关键词：城市轨道交通；供电系统；动态运行

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.134

经过50多年的城市轨道交通建设，我国从1965年北京地铁一号投入运营到2006年，全国城市轨道交通总里程达5000公里再到2009年，成为世界上仅次于美国的城市轨道交通大国，总运营里程数达1000多公里。我国对城市軌道交通业的发展极其重视，万亿级别的投资也常有发生，资金主要投入到城市轨道交通的普及及技术的研发工作中去。城轨供电系统的工作状态对整个城轨体系的运转有着至关重要的影响，所以在学术界对城轨体系的研究中，供电系统动态运行的研究是最常见的。

1 城市轨道交通

城市轨道交通分为地铁、轻轨、独轨等，根据其分类轨道交通有着不同的运营交通方式。城市轨道交通因其安全、快捷、准时、舒适、无污染等优点深受广大人民的喜爱，又因其轨道运行的独特性，可以不占用陆上面积，保护地面景观的优点，各城市纷纷进行城市轨道交通建设，但是因投资成本较大，运行技术发杂，安装周期较长，目前全国只有大型都市才装有城市轨道交通系统。

1.1 供电系统组成

城市轨道交通供电系统由变电所、接触轨、回流网三个基础部门组成。牵引电力的供电机制主要是电流制、电压等级和馈电方式，按照我国国家相关标准，城市轨道交通采用DC1500V和DC750V两种电压制式，再根据城市实际客流量情况进行选择。

1.2 城轨系统和供电系统的选择条件

城市供电系统需满足一定的条件要求，才能完成正常的运行工作。供电系统需满足供电的安全性，安全问题无论何时都是重中之重。供电系统需便于安装拆卸，便于零部件的更换和维修，万亿有事故产生，要保证能够快速进行事故抢修。再其次就是整体的美观性了，供电制式也是城市景观的一种，整洁、简约的现代城轨系统及供电系统也是能吸引众多游客的。

2 国际城轨交通供电系统的发展

2.1 国外城轨供电系统技术

国外城轨供电系统技术最先进的当属欧洲各国了，直流制式、低频单相交流制、工频单相交流制三种主要供电制式的应用让人耳目一新。不同供电制式对应着直流电机、交流电机以及直流交流电机混合技术。举例来说，欧洲的英国、法国、比利时三个国家的首都之间用城轨连接起来，但是它们采用的供电制式完全不同。法国使用25kV的交流接触轨供电，比利时采用的是3KV的直流接触轨供电，英国则采用第三轨的集电式直流750V的供电系统。国家之间采用不同供电技术却能够使用同一条城轨线，充分体现了欧洲城市轨道交通供电技术的先进性。

2.2 国内城轨供电系统技术

城轨供电系统主要是向城市轨道交通列车提供牵引用电及城市轨道交通进行运营服务时的其他公共设施的供电。我国城市轨道交通供电系统目前是南北地区分开技术供电，北方主要采用DC750V的第三轨馈电技术，南方采用的是DC1500V的接触轨馈电法。

3 750V与1500V供电制的详情

供电制750V与1500V的具体差异性体现在：设备的安装、成本、供电性能、使用寿命、维修成本、土建费用等方面。我国城市轨道交通供电系统分为交流高中压系统（HMV）、牵引供电系统（TPS）、接触轨系统（OCS）、电力监控系统（SCADA）。牵引变电所采用集中供电、分散供电和混合供电三种方式，分为单边、双边供电。电力监控系统有很多的子系统，分别是控制中心、通信管道、被控站系统，实时监控着城轨线上所有变电所和供电设备的状态供电系统对供电电源也有着基本要求：两路电源必须来自不同变电站；进线电源的容量需满足变电负荷的等级需求；需有两路电源分列运行，起保障作用；变电站的电源点的位置要靠近城轨线路。

牵引轨常有杂散电流现象的发生，也就是牵引电流发生泄漏，进入到隧道或者轨床上的现象。它会对城轨交通系统中的电气设备的正常工作产生不同程度的影响，并对泄漏位置处的城轨造成损害。

4 城轨交供电系统模拟研究法

城市轨道的客流量较大，对精密度要求较高，但是因列车车型较大且价格高额，很难在实验室里进行数据获得，所以便有了模型仿真模拟运行，对设备设施的运行进行数据获得分析处理。

进行供电系统仿真研究的原因是，整体系统体系较大，电压也很难达到要求，所以在进行实验时，采用可调负载柜作为模拟供电负载，既降低了成本又保证实验的安全性，还使实验数据的准确性得到保障。这套体系可以保证对供电设备的结构、控制回路进行客观的模拟电气试验，还可以进行各种现实运营时的操作，进行具体的实验，进行故障模拟，以进行问题解决实验。模拟仿真实验研究具有安全、节能、省钱、稳定、准确的特点，被大多数研究员所采用，甚至还作为专业院校的实训方式普及开来。

5 结束语

城市轨道交通供电系统的运行动态仿真研究，对于改进供电系统结构，提升效率具有特殊意义，有助于进行故障分析，预习故障处理方针，便于进行供电系统工作状态研究，有利于供电系统的专业技术改造，降低成本，有利于城轨系统在各大小城市的普及。用于钻研供电系统分结构的安装及拆卸，使其简洁化，降低操作难度，使城轨交通系统的投资成本降低，减少安装的周期，有利于进行全国普及，像是地铁、轻轨、独轨等，按照当地实情进行合理选择安装。使我国城轨技术在国际上具有话语权，促进我国科技发展，提升综合国力。

参考文献：

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