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1、北京交通大学硕士学位论文牵引负荷谐波负序在电力系统中分布计算的研究姓名：李晴申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：徐丽杰20080601：，（）：，（了，：田学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日北京交通大学硕士论文独创性声明独创性声明本人声明所呈交的学位
2、论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日致谢本论文是在导师徐丽杰副教授的悉心指导下完成的。两年来，导师的教诲和关怀使我受益匪浅，特别是导师渊博的学识，严谨的治学态度和平易近人的工作作风是我终生学习的楷模，借此论文完成之际，谨向导师的辛勤培养表达我最诚挚的谢意。同样，我还要把感谢送给吴命利老师。他在学术上的严谨态度和在此领域
3、取得的成绩都令我十分敬佩。在完成项目和撰写论文过程中，他一直对我给予很大的支持和帮助，使得我能够跨越难关，完成目标。另外还要特别感谢项目组的周晖老师在项目准备和研究过程中所提供的资料和对我给予的指导，这些都对论文的顺利完成起了很大的帮助作用，在此也向她表示感谢。北京交通大学硕士学位论文绪论引言绪论年月日在德国柏林举办的世界贸易博览会上，由西门子和哈尔斯克公司展出了世界上第一条电气化铁路。此后，随着科学技术的发展、铁路运量的增长和对能源利用率的重视，电气化铁路的建设速度不断加快，修建的国家逐渐增多。全世界电气化铁路营业里程逐年增加，到世纪年代末，在工业发达的西欧、日本，前苏联，以及东欧等国家，运
4、输繁忙的主要铁路干线都己经实现了电气化，而且基本上已经成网【】【】。到年代初，在余万公里的铁路中，电气化铁路有万公里，占铁路总里程的。随着新技术、新材料的应用，电气化铁路在数量上和质量上都得到了很大的发展，电气化铁路已成为世界各国铁路现代化的重要标志。年，我国铁路建设者在前苏联技术的基础上，结合实际国情，建成开通了宝鸡一风州第一段电气化铁路，全长公里，实现了我国电气化铁路零的突破。随着改革开放和现代化建设的深入发展，我国铁路电气化建设步伐不断加快，更先后引进了供电、运动控制、晶闸管相控电力机车等先进技术和设备，并通过消化和吸收，形成了自己的技术模式。截止年月，随着浙赣线电气化技改工程的顺利竣工
5、，我国共建成开通了条电气化铁路干（支）线，电气化铁路总里程己突破万公里，全国铁路电气化达到，成为了继俄罗斯之后世界第二大电气化铁路国家。随着电气化铁路的高速发展，其对电网的影响也越来越受到关注。电力机车作为一种大功率整流负荷，当其接入电网运行时，在电力系统中产生的大量谐波和负序分量，如不采取措施加以治理，将对电气设备及电网的电压质量和电力系统的安全经济运行造成严重的威胁囝。据不完全统计，国内自电气化铁路投运以来，其谐波和负序己引发发电机跳闸，山西、河南和贵州等省电网大面积停电或系统解列，电网产生局部谐振，网损明显加大，发电机转子损坏，继电保护和自动装置非正常频繁启动，用户电机和电容器大量烧坏或
6、不能正常运行，小火电厂不能就近并网等一系列危害，北京交通大学硕士学位论文绪论使国民经济蒙受了巨大的损失。因此，电牵引负荷谐波问题自提出以来，就得到了包括我国在内的世界上很多国家的铁道部门和电力部门有关科研人员的高度重视，并展开了一系列的研究。谐波和负序的产生及其对电力系统的影响电能是一种广泛使用的能源。高质量的电能对于保证电网和电气设备安全、经济运行，提高产品质量和保障居民正常生活有着重要的意义电力系统中各种扰动引起的电能质量问题主要可以分为稳态和暂态两大类。谐波问题就属于稳态电能质量问题的范畴。长期以来，谐波问题、三相不平衡、电压波动和闪变等长时间电压或频率变化是衡量电能质量的重要方面。在电
7、力系统中，各种谐波源产生的谐波对电力系统环境造成污染。随着电力电子装置日益广泛地应用，电网中的谐波污染日趋严重；同时，大多数电力电子装置功率因数很低，也给电网带来额外负担。此外，电力系统三相不对称负载产生的负序电流也对电力系统和用户造成一系列危害，对供电质量产生很大的影响。伴随着信息时代对电能质量越来越高的要求，有关电力系统谐波、负序方面的研究受到越来越多的关注和重视。在我国，铁道电气化牵引以其高速、重载、节约一次能源和环境污染轻等优点而被越来越广泛地应用在现代铁路运输中然而，铁路电力机车牵引负荷为波动性很大的大功率单相整流负荷，对于电力系统的供电具有以下特点：（）不对称性，在供电系统中产生负
8、序分量；（）非线性，在供电系统中产生高次谐波；（）波动性，使供电系统电压波动；（）功率大，分布广，对电力系统影响严重。电力牵引负荷谐波问题自从采用交流电作为电能传输的主要方式以来，谐波就是人类在使用电能的同时必须要面对的一个问题。对于电力系统谐波认识始于二十世纪二、三十年代，在德国对静态整流器产生的波形畸变进行了探讨。正是从那时起，谐波问题引起了人们的关注【】【】。电网中的谐波主要是由各种大容量的用电变流设备以及其它非线性负载产生的，其中主要的谐波源是各种电力电子装置，包括各种整流装置、交流调压装置、变流装置、电弧炉、办公及家用电器、照明设施等等。电力机车中采用的大容量单相整流装置，除产生谐波电流外，还引起三相交流供电系统的三相电流不平衡。此外，一些铁磁非线性设备，如发电机、变压器及铁磁谐振设备等也是不
