西南交大劉煒一次課程設計報告(埃塞東西線)

1、直流牽引供電仿真分析報告西南交通大學電氣工程學院小組成員：# # # # #指導老師：劉煒線路：埃塞東西線2014年12月19日1 DCTPS仿真計算流程12 列車運行模擬部分12.1 車輛參數12.1.1 電氣參數12.1.2 牽算參數22.2 線路數據22.2.1 線路坡度22.2.2 線路曲線32.2.3 線路標記32.3 列車運行模擬仿真42.3.1 仿真條件設置42.3.2 列車運行仿真結果43 直流牽引供電仿真部分43.1 整流機組參數、系統(tǒng)參數、均流線的設置43.2 牽引仿真結果63.2.1 列車運行圖63.2.2 列車牽引結果64 牽引計算結果分析64.1 系統(tǒng)參數設置64.2

2、 整流機組、牽引網電壓值、車站鋼軌電位信息75 課設感想10附件：仿真分析報告121 DCTPS仿真計算流程直流牽引供電設計主要包括兩個部分，第一部分為牽引計算，模擬單一列車在線路上運行時，列車速度、運行時間、取流、能耗等隨位置的變化關系，第二部分為牽引供電計算，模擬在不同發(fā)車間隔情況下，多列車運行時的牽引網網壓、牽引變電所功率等的變化過程。計算流程如下所示。第一階段為數據準備階段，該階段生成DCTPS系統(tǒng)需要的輸入數據格式，第二階段為供電仿真階段，所產生的結果通過第三階段統(tǒng)計評估生成相應的報表。圖1仿真計算流程2 列車運行模擬部分2.1 車輛參數2.1.1 電氣參數額定電壓：750V最大制動

3、電壓：900V是否考慮再生制動：考慮(牽引計算考慮列車再生制動，供電計算未考慮再生制動，應在惡劣的情況下進行供電系統(tǒng)設計)授流方式：架空接觸網2.1.2 牽算參數結構參數：70km/h列車長度：60m車輛重量：136t負載條件：AW3基本阻力公式：Fr = 3.9535+9.456e-3*V + 1.4501e-006*V*V (N/kN)Fr=2.064+0.0006627*m*g+9.456e-006*m*g*V+0.00 09095*V*V (kN)2.2 線路數據2.2.1 線路坡度圖2 線路坡度2.2.2 線路曲線圖3 線路曲線2.2.3 線路標記圖4 線路標記2.3 列車運行模擬仿

4、真2.3.1 仿真條件設置設置最高允許速度為70km/h,導入線路信息后，其他參數默認，確認后即可進行仿真。2.3.2 列車運行仿真結果牽引計算區(qū)間運行記錄：總停車時間：21.00 s平均速度：46.46 km/h旅行速度：45.07 km/h牽引時間比率：65.43 %制動時間比率：36.10 %牽引耗電量：128.44 kWh制動能量比率：36.94 %車公里能耗：1.2769 kWh噸公里能耗：0.1238 kWh除此外，還可以得出列車每秒鐘的運行的速度、工況、電流、牽引能耗、惰行能耗、制動能耗、牽引力、電阻制動力等詳細信息，為后續(xù)的牽引直流供電系統(tǒng)的仿真提供了數據。3 直流牽引供電仿真

5、部分3.1 整流機組參數、系統(tǒng)參數、均流線的設置根據所給東西線牽引變電站設計圖紙進行數據的錄入：圖5 整流機組設置在整流機組設置中，一般機組的額定功率為1250kW,但是兩條線共軌的需要設置為1600kW。進行系統(tǒng)參數的設置，其中根據實際參數對接觸網電阻和鋼軌電阻分別設置為：0.055760歐/千米、0.024440歐/千米，自動設置均流線進行仿真。3.2 牽引仿真結果3.2.1 列車運行圖圖6 列車運行圖3.2.2 列車牽引結果進行仿真單次計算并生成WORD報表，詳細結果會在本文第4部分中具體進行分析。4 牽引計算結果分析4.1 系統(tǒng)參數設置二院所給牽引網阻抗參數如下：（1）雙承雙導（2TJ

6、150+2CTAH150）牽引網總阻抗：0.05269 歐/km(含鋼軌阻抗，考慮4根鋼軌并聯(lián)阻抗值為0.01222歐/km)（2）雙承雙導（2TJ150+2CTAH120）牽引網總阻抗：0.05671歐/km(含鋼軌阻抗，考慮4根鋼軌并聯(lián)阻抗值為0.01222歐/km)DCTPS模型中采用兩根鋼軌，牽引網阻抗+鋼軌電阻=牽引網總阻抗，單位阻抗參數如下：鋼軌電阻：0.02444/km排流網截面：2000mm2排流網電阻率：150*mm2/km鋼軌對排流網過渡電阻：15.0*km排流網對地過渡電阻：3*km鋼軌對地過渡電阻：15*km列車輔助用電：交流2*35kVA 直流2*7kW，按照功率因數

7、0.85。近期一個單元，輔助用電功率為：73.5kW。近期、遠期輔助用電功率為147kW。系統(tǒng)電壓等級：750V4.2 整流機組、牽引網電壓值、車站鋼軌電位信息21仿真結果統(tǒng)計正常情況下高峰小時負荷牽引變電所EW22EW20EW16EW13EW10區(qū)間牽引所1區(qū)間牽引所2EW2EW1牽引所間(km)1.6122.4621.7602.5192.2882.4062.4821.244牽引所功(kW)840127314751267134713191239966799牽引所有效電流(A)6118931023883958921858686578牽引所平均電流(A)557849992858920896837

8、644528供電臂有效電流(A)上行036038744238239731049438042339731145931247726630841下行0362333467419421314354375297370377392350437210350126供電臂平均電流(A)上行02872843492782792073752773092872443362213851972428下行028225335530531321926925921625027630221834316826122牽引網最低電壓(V)14171390141413621373137614101433鋼軌對地最高電壓(V)272222262

9、7182125相鄰所解列情況下高峰小時負荷故障變電所EW20EW22EW16EW20EW13EW16EW10EW13區(qū)間牽引所1EW10區(qū)間牽引所2區(qū)間牽引所1EW2區(qū)間牽引所2EW1EW2整流機組功率(kW)000000000000000000牽引所有效電流(A)000000000000000000牽引所平均電流(A)000000000000000000供電臂有效電流(A)上行000000000000000000下行000000000000000000供電臂平均電流(A)上行000000000000000000下行000000000000000000牽引網最低電壓(V)00-90806781

10、11796151000000000000000鋼軌對地最高電壓(V)00000000000000000牽引所最大饋線電流名稱上行左臂上行右臂下行左臂下行右臂解列下上行左臂解列下上行右臂解列下下行左臂解列下下行右臂EW220.00944.060.00938.490.000.000.000.00EW20929.861110.90878.291227.530.000.000.000.00EW161090.661165.21963.721019.200.000.000.000.00EW13847.801074.62923.821062.250.000.000.000.00EW10952.521128.

11、79932.92844.650.000.000.000.00區(qū)間牽引所1967.33862.111142.21951.370.000.000.000.00區(qū)間牽引所21053.99954.75963.291025.010.000.000.000.00EW21003.18783.591180.35662.370.000.000.000.00EW1879.00200.001085.251012.850.000.000.000.005 課設感想隨著城市道路交通污染的加劇和人類環(huán)境危機感的加強，大運量的城市軌道交通在現代大城市中起著越來越重要的作用。目前我國多個大中型城市均在進行城市軌道交通項目的建設

12、,未來數年將是城市軌道交通發(fā)展的黃金時期同時。這也給軌道交通設計人員和運營管理人員提出了更高的要求。我們就城市軌道列車運行優(yōu)化和牽引供電系統(tǒng)仿真展開研究，取得了一些研究成果：主要是通過DCTPS軟件的模擬仿真，建立了城市軌道列車運行模型及仿真系統(tǒng)。重點通過老師給出的數據與圖紙，模擬列車運行，完成軟件仿真。開始的時候我們進展順利，但是之后在進行仿真時候出現錯誤，無法進行仿真，最后在老師學長和同學們的幫助下，我們終于找到了原因，是由于線路起始站之前的線路過長，導致接地電阻等數值與表格數值有出入。修改之后我們順利完成了列車運行仿真。由于我們小組能力有限，所以只是做了非常初步的仿真研究，實際城市軌道列

13、車運行中的數據會有許多其他因素的干擾與仿真的結果可能會有許多差別，這個需要我們進一步的深入研究。最后，感謝劉煒老師，劉聰學長對我們的悉心指導與熱心幫助！通過這次課程設計，我們熟練掌握了DCTPS仿真軟件的使用。經過這次一次系統(tǒng)課程設計，我們收獲非常巨大：1. 進一步深化了解了城市軌道交通列車運行情況，對將來我們工作或是繼續(xù)學習有關方面內容都會有所幫助。2. 更加加深了我們一個小組組員之間的默契和配合，讓我們更能體會團結的力量。3. 使我們學到了很多課本里所沒有的東西，開闊了我們的眼界，增強了我們的動手能力，聯(lián)系實際，使我們感到自己所學，有所用，切實感受到自己的價值。再次感謝所有人對我們的幫助與

14、關心！附件：仿真分析報告直流牽引供電仿真分析報告2013年12月15日DCTPS仿真參數輸出線路開始位置公里0.000線路結束位置公里17.337系統(tǒng)電壓1500.000仿真開始時刻06:00:00仿真結束時刻06:04:00仿真掃描間隔1秒單位阻抗參數輸出區(qū)段起始(km)區(qū)段終止(km)接觸網電阻(/km)鋼軌電阻(/km)排流網截面(mm2)排流網電阻率(mm2/km)鋼軌對排流網過渡電阻(*km)排流網對地過渡電阻(*km)0.00017.3370.05580.02442000150.015.003.00整流機組參數1名稱位置(km)額定功率(kVA)網側電壓(kV)閥側電壓(V)一次側

15、短路容量穿越阻抗半穿越阻抗整流機組0.34212503511801308.0%6.5%整流機組1.95416003511801308.0%6.5%整流機組4.41716003511801308.0%6.5%整流機組6.17612503511801308.0%6.5%整流機組8.69512503511801308.0%6.5%整流機組10.98312503511801308.0%6.5%整流機組13.38912503511801308.0%6.5%整流機組15.87012503511801308.0%6.5%整流機組17.11512503511801308.0%6.5%整流機組參數2名稱空載電壓

16、(V)直流電壓調整率正極饋線負極回流線運行狀態(tài)制動能量吸收裝置設置吸收裝置投入電壓(V)整流機組15936.0%54001006400100正常運行否1700整流機組15936.0%54001006400100正常運行否1700整流機組15936.0%54001006400100正常運行否1700整流機組15936.0%54001006400100正常運行否1700整流機組15936.0%54001006400100正常運行否1700整流機組15936.0%54001006400100正常運行否1700整流機組15936.0%54001006400100正常運行否1700整流機組15936.0

17、%54001006400100正常運行否1700整流機組15936.0%54001006400100正常運行否1700車站信息車站名稱相對位置(m)EW22390.000EW211166.000EW201891.000EW192626.000EW183314.000EW173884.000EW164319.000EW154969.000EW145552.000EW136227.000EW127179.000EW117949.000EW108695.000EW099497.000EW0810301.000EW0711385.000EW0612355.000EW0513080.000EW04139

18、40.000EW0314803.000EW0215895.000EW0117155.000列車運行區(qū)間信息運行區(qū)間牽算文件起始發(fā)車終止發(fā)車發(fā)車間隔(s)EW22-EW01C:Program Files (x86)鐵道電氣化與自動化重點實驗室DCTPSdxxdxx直流牽引供電計算東西線右行3牽引計算結果運行記錄.txt06:00:0007:00:00240EW01-EW22C:Program Files (x86)鐵道電氣化與自動化重點實驗室DCTPSdxxdxx直流牽引供電計算東西線左行3牽引計算結果運行記錄.txt06:00:0007:00:00240DCTPS版本號： 1.4.4.1200

19、列車模型為:理想電流源地網模型:鋼軌-排流網-地,單元長度:0.100 km整流機組模型:恒電壓源、內阻模型 統(tǒng)計結果輸出正常情況下高峰小時負荷牽引變電所整流機組整流機組整流機組整流機組整流機組整流機組整流機組整流機組整流機組牽引所間距(km)1.6122.4621.7602.5192.2882.4062.4821.244牽引所功率(kW)840127314751267134713191239966799牽引所有效電流(A)6118931023883958921858686578牽引所平均電流(A)557849992858920896837644528供電臂有效電流(A)上行036038744

20、238239731049438042339731145931247726630841下行0362333467419421314354375297370377392350437210350126供電臂平均電流(A)上行02872843492782792073752773092872443362213851972428下行028225335530531321926925921625027630221834316826122牽引網最低電壓(V)14171390141413621373137614101433鋼軌對地最高電壓(V)2722222627182125相鄰所解列情況下高峰小時負荷故障變電所整

21、流機組整流機組功率(kW)000000000000000000牽引所有效電流(A)000000000000000000牽引所平均電流(A)000000000000000000供電臂有效電流(A)上行000000000000000000下行000000000000000000供電臂平均電流(A)上行000000000000000000下行000000000000000000牽引網最低電壓(V)00-9080678111796151300000000000000000鋼軌對地最高電壓(V)0011146000000000000000車站軌道電位統(tǒng)計車站名稱位置(km)正常時鋼軌最高電位(V)解列時

22、鋼軌最高電位(V)EW220.390911143EW211.1661511143EW201.8911111140EW192.6262011133EW183.3141911130EW173.8841611128EW164.3191311125EW154.9692011113EW145.5522011105EW136.2271111100EW127.1792511095EW117.9492111089EW108.6951711084EW099.4972511084EW0810.3012411077EW0711.3851711065EW0612.3551611063EW0513.0801711064

23、EW0413.9401411065EW0314.8031711066EW0215.895511072EW0117.155611073均流線信息統(tǒng)計名稱位置(km)正常運行時平均電流(A)正常運行時有效電流(A)正常運行時最大電流(A)解列時平均電流(A)解列時有效電流(A)解列時最大電流(A)EW22均流線0.190410481746220EW22均流線0.5906414349672157510EW21均流線0.9666513249665132496EW21均流線1.3664710535648105357EW20均流線1.6917415148392167498EW20均流線2.09144104

24、46176143498EW19均流線2.4265011447852114478EW19均流線2.82641933154193315EW18均流線3.1147614449776144497EW18均流線3.5147313947873139478EW17均流線3.6846112146961121468EW17均流線4.08422593332459333EW16均流線4.11929703173781324EW16均流線4.519398743970130494EW15均流線4.7696812949371129494EW15均流線5.1697014147270141472EW14均流線5.3524010

25、042140100421EW14均流線5.7526613350068133500EW13均流線6.0274911446879148501EW13均流線6.4276813449488153510EW12均流線6.97924644132464413EW12均流線7.3798816550488165503EW11均流線7.7497914250279142502EW11均流線8.1497113949870137488EW10均流線8.495247343347101453EW10均流線8.8955311548578141506EW09均流線9.2977813950979139509EW09均流線9.69

26、76412642964126429EW08均流線10.1017313848174138481EW08均流線10.5018414851099162516EW07均流線11.1855011548784158519EW07均流線11.5856012546358124463EW06均流線12.1559015651190156510EW06均流線12.5557914350379143503EW05均流線12.8805412143754121436EW05均流線13.2804910845975141513EW04均流線13.7408114950590159512EW04均流線14.140781435017

27、9143501EW03均流線14.60337743253774325EW03均流線15.0039415652194156521EW02均流線15.6956813249392159520EW02均流線16.0955011046646101462EW01均流線16.95571139491107197554工程名稱:地鐵工程仿真文件:c:usersadministratordesktop東西線直流牽引供電計算東西線直流牽引供電仿真文件.iens牽引所最大饋線電流名稱上行左臂上行右臂下行左臂下行右臂解列下上行左臂解列下上行右臂解列下下行左臂解列下下行右臂整流機組0.00944.060.00938.490.000.000.000.00整流機組929.861110.90878.291227.530.