摘要：科学技术的快速发展使我国城轨交通行业发展迅速。在城市轨道交通发展的过程中，城轨交通牵引供电系统为城市轨道交通的发展提供了更新的选择。对城轨交通牵引供电系统的研究是建立在模型的基础上进行的，只有这样才能得到比较理想的研究效果。
关键词：城轨交通；牵引供电系统；新技术发展与应用
引言
我国整体经济的快速发展使我国城市基础设施建设越来越完善。目前，城轨电力牵引基本采用直流制，但杂散电流问题较为突出，杂散电流的防护措施复杂，代价大且效果有限。此外，直流制供电电压较低，需在区间设置大量牵引变电所以延长供电距离，使得供电结构复杂、供电设备投资较大，在直流制式下列车再生制动产生的能量不易返回电网，需增加价格不菲的专用设备，还要配以复杂的控制装置。
135kV单芯铠装电缆结构
35kV单芯铠装电缆一般是同轴结构，由里及外分别为电线芯、主绝缘层、金属屏蔽、护层绝缘、铠装层和外护套。每个单芯电缆由金属屏蔽外表面与铠层内表面构成回路，铠装外层表面与大地构成回路，导电线芯与金属屏蔽内表构成回路的3个部分。
2组合式同相供电技术简介
组合式同相供电系统主要由单相牵引变压器TT和同相补偿装置CPD组成。同相补偿装置CPD包括高压匹配变压器HMT、交流电抗器L、交直交变流器ADA和牵引匹配变压器TMT。交直交变流器ADA由绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块级联而成，通过PWM控制技术可完成有功功率的双向流动，并可根据需求对负序进行补偿。组合式同相供电系统利用牵引变压器TT与同相补偿装置CPD共同承担牵引负荷，并可根据牵引变电所外部电源短路容量与负序电能质量补偿目标将牵引负荷在牵引变压器和同相补偿装置中进行分配。
3城轨储能平台监控调度系统分析
（1）平台设备层。平台中的交流电机回馈系统由30kW的通用变频器、75kW的交直交变流器和30kW的变流异步电机组组成。在异步电机组中，一台属于牵引电机，直接模拟列车的牵引特性；另一台属于配试电机，用于模拟列车运行负载的受力情况，同时也可以将牵引能量直接回馈到交流电网之中，进而减少配电网备用的电容。（2）平台通讯层。通过分层的控制，使用上层监控调度系统。底层设备直接负责上层调度系统下发的调度指令，基本能够满足负载。
4监控与调度平台数据
基于LINUX平台对监控调度系统进行开发与实验，这一平台是监控界面和后台的管理软件共同组成的。在监控界面中可以将设备实际运行状态呈现出来，有利于了解设备的具体运行情况；后台管理软件则包含了数据库、网络通讯以及数据的存储等，同时也能实现对系统数据的接受与命令控制，有效地实施能量调度。
5平台运行
后台管理软件能够和设备定时进行一次指令的下发，也可以满足数据之间的交互。通过控制台启动设备的利用，当接受控制台指令之后，后台管理软件就会将启动指令发送给底层设备。在实验环节，每间隔一个采样点，就会采集电机工况、储能系统荷电状态等相关的数据信息，然后利用调度算法来进行计算。通过调度短发就可以直接获取调度的指令，再利用后台软件，就能实现对DC/DC、交直交变换器以及变频器等指令动作。在实验完成之后，通过控制台，可以让设备直接停止，等待后台管理软件接受指令后，就会有停运的指令发出。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
6城轨交流牵引供电系统仿真模型
研究是建立在仿真模型平台上的，并利用MATLAB/Simulink的功能准确模拟牵引供电系统的真实运行的状态，而MATLAB/Simulink的功能是动态仿真功能。利用这个强大的功能，可以直观有效地了解牵引供电系统的电气系统，并对该设计做出准确评价。在城市轨道交流牵引供电系统中，所建立的仿真模型主要由外部电源模型、牵引网模型等6个重要部分组成。该模型是通过MATLAB/Simulink中的电力系统扩展库，对系统直接提供电阻、电感等。1.外部电源仿真模型该模型建立后，外部电源直接对应电力系统的110kV三相电源，通过建立仿真模型，可以直接用到城轨交流牵引供电系统外部电源的仿真模型。2.35kV铠装电缆输入参数及仿真模型35kV单芯铠装电缆输入参数：其结构按照顺序分别为导电线芯、主绝缘、金属屏蔽、护层绝缘、铠装层、外护套；材料按照顺序分别为铜、XLPE、铜、XLPE、不锈钢、聚乙烯；电阻率（Ω·mm2/m）分别为0.0172、无、0.0172、无、0.73、无；内半径（mm）分别为无、10.3、20.8、21.4、21.9、22.9；外半径（mm）分别为10.3、20.8、21.4、21.9、22.9、25.5；相对介常数分别为无、2.3、无、2.3、无、2.3。在城轨交流牵引供电系统中，所采用的传输电能为两相单芯铠装电缆。两相单芯电缆在计算的过程中，矩阵也从9阶降到6阶。通过对参数进行分析，可以使研究更加深入，模型建立对该研究十分有帮助。
7优化算法
城轨牵引供电系统是一个复杂的非线性时变系统，将采用精英策略的非支配排序遗传算法与城轨牵引供电系统仿真相结合，寻求以上多目标优化问题的帕累托最优解集。其中，城轨供电仿真平台将多列车运行工况、储能系统模型和牵引供电系统直流潮流进行同步解析，求得变电所总能耗，进而对目标函数进行评估。NSGA-Ⅱ是一种以基本遗传算法为基础，对第一代非支配排序遗传算法（NSGA）进行改进而得到的多目标优化算法，具有运算效率高、保证pareto解集均匀分布的优点。NSGA-Ⅱ的运行流程为：首先通过快速非支配排序对种群进行分层，区分个体的非劣解水平；然后计算每个非支配层中个体的拥挤度，拥挤度比较算子根据个体的非支配层级和拥挤度选取获胜个体组成新的父代种群，由此保持种群多样性；其次，采用精英策略，将父代种群与子代种群结合，防止最佳个体的丢失；最后，通过选择、交叉和变异的遗传操作实现目标函数的改进，产生新一代种群，多次迭代直至满足终止条件，得到多目标优化问题的帕累托最优解集。
8展望
在MATLAB/Simulink平台上建立的模型，并对城轨交流牵引供电系统进行分析，能够有效控制供电系统在运行中产生的电流危害。也为城市轨道的发展提供更多更好的选择。通过研究可知，电压等级为6.0kV时最为合适，35kV铠装电缆的灵敏度增加，牵引网最长供电距离也满足城轨线路的供电需求。该技术作为一项新技术，通过不断地深入研究，技术也在不断完善，同时能够为城轨建设提供更有效的方案。通过上述研究，相信在不久的将来，城轨交通牵引供电系统的研究会取得巨大进步，并不断推进其在城市轨道建设中的应用。希望通过分析，能够为我国的城市轨道建设提供一些理论基础，进而为人们提供更加优质的服务，保证我国能够在国际竞争中不断提升自身实力，实现该事业的可持续发展。
结语
对城轨交通牵引供电系统进行了研究，通过建立模型可知牵引供电系统在城轨的发展中会发挥巨大作用，且城轨交通牵引供电系统的整体性能都比较优良，满足城轨的设计需求，并有良好的应用效果。通过研究，希望能为城轨交流牵引供电技术的完善与运用提供帮助。
参考文献
[1]姜美静.城轨交通牵引供电系统的最新技术发展与应用实践[J].城市轨道交通，2017(2)：24.
[2]王虎高，屈海洋，陈中杰.储能电源应用于地铁车辆应急牵引的设计研究[J].电力机车与城轨车辆，2016(1)：5053.
[3]赵麦丽.城市轨道交通直流牵引供电系统有关技术研究[J].工程建设与设计，2017(6)：103-104.
论文作者:王海彪，贾博宇，路振铎
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第7期
论文发表时间:2019/8/27
标签：供电系统论文; 模型论文; 种群论文; 分别为论文; 指令论文; 电缆论文; 交通论文; 《当代电力文化》2019年第7期论文;