西南交大刘炜一次课程设计报告(埃塞东西线)

1、直流牵引供电仿真分析报告西南交通大学电气工程学院小组成员：# # # # #指导老师：刘炜线路：埃塞东西线2014年12月19日1 DCTPS仿真计算流程12 列车运行模拟部分12.1 车辆参数12.1.1 电气参数12.1.2 牵算参数22.2 线路数据22.2.1 线路坡度22.2.2 线路曲线32.2.3 线路标记32.3 列车运行模拟仿真42.3.1 仿真条件设置42.3.2 列车运行仿真结果43 直流牵引供电仿真部分43.1 整流机组参数、系统参数、均流线的设置43.2 牵引仿真结果63.2.1 列车运行图63.2.2 列车牵引结果64 牵引计算结果分析64.1 系统参数设置64.2

2、 整流机组、牵引网电压值、车站钢轨电位信息75 课设感想10附件：仿真分析报告121 DCTPS仿真计算流程直流牵引供电设计主要包括两个部分，第一部分为牵引计算，模拟单一列车在线路上运行时，列车速度、运行时间、取流、能耗等随位置的变化关系，第二部分为牵引供电计算，模拟在不同发车间隔情况下，多列车运行时的牵引网网压、牵引变电所功率等的变化过程。计算流程如下所示。第一阶段为数据准备阶段，该阶段生成DCTPS系统需要的输入数据格式，第二阶段为供电仿真阶段，所产生的结果通过第三阶段统计评估生成相应的报表。图1仿真计算流程2 列车运行模拟部分2.1 车辆参数2.1.1 电气参数额定电压：750V最大制动

3、电压：900V是否考虑再生制动：考虑(牵引计算考虑列车再生制动，供电计算未考虑再生制动，应在恶劣的情况下进行供电系统设计)授流方式：架空接触网2.1.2 牵算参数结构参数：70km/h列车长度：60m车辆重量：136t负载条件：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 线路数据2.2.1 线路坡度图2 线路坡度2.2.2 线路曲线图3 线路曲线2.2.3 线路标记图4 线路标记2.3 列车运行模拟仿

4、真2.3.1 仿真条件设置设置最高允许速度为70km/h,导入线路信息后，其他参数默认，确认后即可进行仿真。2.3.2 列车运行仿真结果牵引计算区间运行记录：总停车时间：21.00 s平均速度：46.46 km/h旅行速度：45.07 km/h牵引时间比率：65.43 %制动时间比率：36.10 %牵引耗电量：128.44 kWh制动能量比率：36.94 %车公里能耗：1.2769 kWh吨公里能耗：0.1238 kWh除此外，还可以得出列车每秒钟的运行的速度、工况、电流、牵引能耗、惰行能耗、制动能耗、牵引力、电阻制动力等详细信息，为后续的牵引直流供电系统的仿真提供了数据。3 直流牵引供电仿真

5、部分3.1 整流机组参数、系统参数、均流线的设置根据所给东西线牵引变电站设计图纸进行数据的录入：图5 整流机组设置在整流机组设置中，一般机组的额定功率为1250kW,但是两条线共轨的需要设置为1600kW。进行系统参数的设置，其中根据实际参数对接触网电阻和钢轨电阻分别设置为：0.055760欧/千米、0.024440欧/千米，自动设置均流线进行仿真。3.2 牵引仿真结果3.2.1 列车运行图图6 列车运行图3.2.2 列车牵引结果进行仿真单次计算并生成WORD报表，详细结果会在本文第4部分中具体进行分析。4 牵引计算结果分析4.1 系统参数设置二院所给牵引网阻抗参数如下：（1）双承双导（2&#

6、215;TJ150+2×CTAH150）牵引网总阻抗：0.05269 欧/km(含钢轨阻抗，考虑4根钢轨并联阻抗值为0.01222欧/km)（2）双承双导（2×TJ150+2×CTAH120）牵引网总阻抗：0.05671欧/km(含钢轨阻抗，考虑4根钢轨并联阻抗值为0.01222欧/km)DCTPS模型中采用两根钢轨，牵引网阻抗+钢轨电阻=牵引网总阻抗，单位阻抗参数如下：钢轨电阻：0.02444/km排流网截面：2000mm2排流网电阻率：150*mm2/km钢轨对排流网过渡电阻：15.0*km排流网对地过渡电阻：3*km钢轨对地过渡电阻：15*km列车辅助用电：

7、交流2*35kVA 直流2*7kW，按照功率因数0.85。近期一个单元，辅助用电功率为：73.5kW。近期、远期辅助用电功率为147kW。系统电压等级：750V4.2 整流机组、牵引网电压值、车站钢轨电位信息21仿真结果统计正常情况下高峰小时负荷牵引变电所EW22EW20EW16EW13EW10区间牵引所1区间牵引所2EW2EW1牵引所间(km)1.6122.4621.7602.5192.2882.4062.4821.244牵引所功(kW)840127314751267134713191239966799牵引所有效电流(A)6118931023883958921858686578牵引所平均电流

8、(A)557849992858920896837644528供电臂有效电流(A)上行036038744238239731049438042339731145931247726630841下行0362333467419421314354375297370377392350437210350126供电臂平均电流(A)上行02872843492782792073752773092872443362213851972428下行028225335530531321926925921625027630221834316826122牵引网最低电压(V)1417139014141362137313761410

9、1433钢轨对地最高电压(V)2722222627182125相邻所解列情况下高峰小时负荷故障变电所EW20EW22EW16EW20EW13EW16EW10EW13区间牵引所1EW10区间牵引所2区间牵引所1EW2区间牵引所2EW1EW2整流机组功率(kW)000000000000000000牵引所有效电流(A)000000000000000000牵引所平均电流(A)000000000000000000供电臂有效电流(A)上行000000000000000000下行000000000000000000供电臂平均电流(A)上行000000000000000000下行000000000000000

10、000牵引网最低电压(V)00-9080678111796151000000000000000钢轨对地最高电压(V)00000000000000000牵引所最大馈线电流名称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EW220.00944.060.00938.490.000.000.000.00EW20929.861110.90878.291227.530.000.000.000.00EW161090.661165.21963.721019.200.000.000.000.00EW13847.801074.62923.821062.250.000.0

11、00.000.00EW10952.521128.79932.92844.650.000.000.000.00区间牵引所1967.33862.111142.21951.370.000.000.000.00区间牵引所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 课设感想随着城市道路交通污染的加剧和人类环境危机感的加强，大运量的城市轨道交通在现代大城市中起着越来越重要的作用。目前

12、我国多个大中型城市均在进行城市轨道交通项目的建设,未来数年将是城市轨道交通发展的黄金时期同时。这也给轨道交通设计人员和运营管理人员提出了更高的要求。我们就城市轨道列车运行优化和牵引供电系统仿真展开研究，取得了一些研究成果：主要是通过DCTPS软件的模拟仿真，建立了城市轨道列车运行模型及仿真系统。重点通过老师给出的数据与图纸，模拟列车运行，完成软件仿真。开始的时候我们进展顺利，但是之后在进行仿真时候出现错误，无法进行仿真，最后在老师学长和同学们的帮助下，我们终于找到了原因，是由于线路起始站之前的线路过长，导致接地电阻等数值与表格数值有出入。修改之后我们顺利完成了列车运行仿真。由于我们小组能力有限

13、，所以只是做了非常初步的仿真研究，实际城市轨道列车运行中的数据会有许多其他因素的干扰与仿真的结果可能会有许多差别，这个需要我们进一步的深入研究。最后，感谢刘炜老师，刘聪学长对我们的悉心指导与热心帮助！通过这次课程设计，我们熟练掌握了DCTPS仿真软件的使用。经过这次一次系统课程设计，我们收获非常巨大：1. 进一步深化了解了城市轨道交通列车运行情况，对将来我们工作或是继续学习有关方面内容都会有所帮助。2. 更加加深了我们一个小组组员之间的默契和配合，让我们更能体会团结的力量。3. 使我们学到了很多课本里所没有的东西，开阔了我们的眼界，增强了我们的动手能力，联系实际，使我们感到自己所学，有所用，切

14、实感受到自己的价值。再次感谢所有人对我们的帮助与关心！附件：仿真分析报告直流牵引供电仿真分析报告2013年12月15日DCTPS仿真参数输出线路开始位置公里0.000线路结束位置公里17.337系统电压1500.000仿真开始时刻06:00:00仿真结束时刻06:04:00仿真扫描间隔1秒单位阻抗参数输出区段起始(km)区段终止(km)接触网电阻(/km)钢轨电阻(/km)排流网截面(mm2)排流网电阻率(mm2/km)钢轨对排流网过渡电阻(*km)排流网对地过渡电阻(*km)0.00017.3370.05580.02442000150.015.003.00整流机组参数1名称位置(km)额定功

15、率(kVA)网侧电压(kV)阀侧电压(V)一次侧短路容量穿越阻抗半穿越阻抗整流机组0.34212503511801308.0%6.5%整流机组1.95416003511801308.0%6.5%整流机组4.41716003511801308.0%6.5%整流机组6.17612503511801308.0%6.5%整流机组8.69512503511801308.0%6.5%整流机组10.98312503511801308.0%6.5%整流机组13.38912503511801308.0%6.5%整流机组15.87012503511801308.0%6.5%整流机组17.1151250351180

16、1308.0%6.5%整流机组参数2名称空载电压(V)直流电压调整率正极馈线负极回流线运行状态制动能量吸收装置设置吸收装置投入电压(V)整流机组15936.0%5×400×1006×400×100正常运行否1700整流机组15936.0%5×400×1006×400×100正常运行否1700整流机组15936.0%5×400×1006×400×100正常运行否1700整流机组15936.0%5×400×1006×400×100正常运行否

17、1700整流机组15936.0%5×400×1006×400×100正常运行否1700整流机组15936.0%5×400×1006×400×100正常运行否1700整流机组15936.0%5×400×1006×400×100正常运行否1700整流机组15936.0%5×400×1006×400×100正常运行否1700整流机组15936.0%5×400×1006×400×100正常运行否1700车

18、站信息车站名称相对位置(m)EW22390.000EW211166.000EW201891.000EW192626.000EW183314.000EW173884.000EW164319.000EW154969.000EW145552.000EW136227.000EW127179.000EW117949.000EW108695.000EW099497.000EW0810301.000EW0711385.000EW0612355.000EW0513080.000EW0413940.000EW0314803.000EW0215895.000EW0117155.000列车运行区间信息运行区间牵算文

19、件起始发车终止发车发车间隔(s)EW22-EW01C:Program Files (x86)铁道电气化与自动化重点实验室DCTPSdxxdxx直流牵引供电计算东西线右行3牵引计算结果运行记录.txt06:00:0007:00:00240EW01-EW22C:Program Files (x86)铁道电气化与自动化重点实验室DCTPSdxxdxx直流牵引供电计算东西线左行3牵引计算结果运行记录.txt06:00:0007:00:00240DCTPS版本号： 1.4.4.1200列车模型为:理想电流源地网模型:钢轨-排流网-地,单元长度:0.100 km整流机组模型:恒电压源、内阻模型 统计结果输

20、出正常情况下高峰小时负荷牵引变电所整流机组整流机组整流机组整流机组整流机组整流机组整流机组整流机组整流机组牵引所间距(km)1.6122.4621.7602.5192.2882.4062.4821.244牵引所功率(kW)840127314751267134713191239966799牵引所有效电流(A)6118931023883958921858686578牵引所平均电流(A)557849992858920896837644528供电臂有效电流(A)上行036038744238239731049438042339731145931247726630841下行0362333467419421

21、314354375297370377392350437210350126供电臂平均电流(A)上行02872843492782792073752773092872443362213851972428下行028225335530531321926925921625027630221834316826122牵引网最低电压(V)14171390141413621373137614101433钢轨对地最高电压(V)2722222627182125相邻所解列情况下高峰小时负荷故障变电所整流机组整流机组功率(kW)000000000000000000牵引所有效电流(A)000000000000000000牵

22、引所平均电流(A)000000000000000000供电臂有效电流(A)上行000000000000000000下行000000000000000000供电臂平均电流(A)上行000000000000000000下行000000000000000000牵引网最低电压(V)00-9080678111796151300000000000000000钢轨对地最高电压(V)0011146000000000000000车站轨道电位统计车站名称位置(km)正常时钢轨最高电位(V)解列时钢轨最高电位(V)EW220.390911143EW211.1661511143EW201.8911111140EW19

23、2.6262011133EW183.3141911130EW173.8841611128EW164.3191311125EW154.9692011113EW145.5522011105EW136.2271111100EW127.1792511095EW117.9492111089EW108.6951711084EW099.4972511084EW0810.3012411077EW0711.3851711065EW0612.3551611063EW0513.0801711064EW0413.9401411065EW0314.8031711066EW0215.895511072EW0117.155

24、611073均流线信息统计名称位置(km)正常运行时平均电流(A)正常运行时有效电流(A)正常运行时最大电流(A)解列时平均电流(A)解列时有效电流(A)解列时最大电流(A)EW22均流线0.190410481746220EW22均流线0.5906414349672157510EW21均流线0.9666513249665132496EW21均流线1.3664710535648105357EW20均流线1.6917415148392167498EW20均流线2.0914410446176143498EW19均流线2.4265011447852114478EW19均流线2.826419331541

25、93315EW18均流线3.1147614449776144497EW18均流线3.5147313947873139478EW17均流线3.6846112146961121468EW17均流线4.08422593332459333EW16均流线4.11929703173781324EW16均流线4.519398743970130494EW15均流线4.7696812949371129494EW15均流线5.1697014147270141472EW14均流线5.3524010042140100421EW14均流线5.7526613350068133500EW13均流线6.02749114468

26、79148501EW13均流线6.4276813449488153510EW12均流线6.97924644132464413EW12均流线7.3798816550488165503EW11均流线7.7497914250279142502EW11均流线8.1497113949870137488EW10均流线8.495247343347101453EW10均流线8.8955311548578141506EW09均流线9.2977813950979139509EW09均流线9.6976412642964126429EW08均流线10.1017313848174138481EW08均流线10.5018

27、414851099162516EW07均流线11.1855011548784158519EW07均流线11.5856012546358124463EW06均流线12.1559015651190156510EW06均流线12.5557914350379143503EW05均流线12.8805412143754121436EW05均流线13.2804910845975141513EW04均流线13.7408114950590159512EW04均流线14.1407814350179143501EW03均流线14.60337743253774325EW03均流线15.0039415652194156521EW02均流线15.6956813249392159520EW02均流线16.0955011046646101462EW01均流线16.95571139491107197554工程名称:地铁工程仿真文件:c:usersadministratordesktop东西线直流牵引供电计算东西线直流牵引供电仿真文件.iens牵引所最大馈线电流名称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机组0.00944.060.00938.490.000.000.000.00整流机组929.