牽引負(fù)荷特性文獻(xiàn)綜述摘要：隨著電氣化鐵路的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)牽引負(fù)荷建模的問(wèn)題展開(kāi)了一系列的研究?；诖?，本文針對(duì)牽引負(fù)荷特性進(jìn)行文獻(xiàn)綜述，希望能夠?qū)ξ覈?guó)電氣發(fā)展有所幫助。關(guān)鍵詞：電氣化；牽引負(fù)荷特性；文獻(xiàn)綜述電氣化鐵路的發(fā)展時(shí)刻影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，是一項(xiàng)重大的民生工程，在社會(huì)發(fā)展中具有至關(guān)重要的地位。隨著時(shí)代的推進(jìn)，我國(guó)電氣化鐵路建設(shè)日益加快，成為了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)成就的有力展示。基于此，本文針對(duì)牽引負(fù)荷特性進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)的綜述。王海燕（2020）在研究中將基于牽引負(fù)荷的負(fù)荷特性，建立電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)、牽引負(fù)荷的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，研究牽引網(wǎng)潮流分析方法，并對(duì)其進(jìn)行諧波特性分析。作者主要完成以下工作:（1）介紹牽引供電系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)及不同供電方式，明確研究對(duì)象，并建立相應(yīng)的仿真模型，包括牽引變電所、牽引網(wǎng)及AT所。分析V/x接線及Scott接線牽引變壓器的原理和數(shù)學(xué)模型。同時(shí)建立了以多導(dǎo)體鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)模型為基礎(chǔ)的牽引網(wǎng)模型，推導(dǎo)得到單位阻抗矩陣與導(dǎo)納矩陣。對(duì)牽引網(wǎng)導(dǎo)線進(jìn)行合并，并分析自耦變壓器的接線原理。（2）根據(jù)負(fù)荷模型的分類和特點(diǎn)，建立牽引負(fù)荷的靜態(tài)負(fù)荷模型和動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型。針對(duì)靜態(tài)負(fù)荷模型，分別分析多項(xiàng)式模型及冪函數(shù)模型的特點(diǎn);針對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型，對(duì)動(dòng)車組運(yùn)行過(guò)程中的受力進(jìn)行分析，并建立其運(yùn)動(dòng)方程,結(jié)合牽引負(fù)荷的功率傳動(dòng)特性，建立其運(yùn)行過(guò)程中的動(dòng)態(tài)模型，在此基礎(chǔ)上，采用“牽引電機(jī)并聯(lián)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和靜態(tài)負(fù)荷”建立牽引負(fù)荷的綜合負(fù)荷模型。（3）對(duì)牽引負(fù)荷進(jìn)行仿真分析，針對(duì)靜態(tài)負(fù)荷模型，利用PV曲線法分析恒功率模型及ZIP負(fù)荷模型，模型參數(shù)不同時(shí)對(duì)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的影響。針對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型，設(shè)計(jì)算例仿真驗(yàn)證，分析負(fù)荷的運(yùn)行過(guò)程。利用Matlab/Simulink仿真軟件，搭建恒功率負(fù)荷模型，并設(shè)計(jì)算例，分析機(jī)車端電壓，與文獻(xiàn)值對(duì)比驗(yàn)證恒功率模型的正確性。同時(shí)，搭建牽引供電系統(tǒng)模型進(jìn)行牽引網(wǎng)潮流分析。其中，靜態(tài)潮流分析包括分析牽引負(fù)荷為恒功率模型及ZIP模型時(shí)，牽引網(wǎng)電壓分布情況。動(dòng)態(tài)潮流分析包括基于牽引負(fù)荷的綜合負(fù)荷模型及牽引供電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，研究動(dòng)態(tài)潮流分析方法，設(shè)計(jì)算例分析負(fù)荷在運(yùn)行過(guò)程中的電流分布，驗(yàn)證了負(fù)荷模型及潮流分析方法的可行性與正確性。（4）對(duì)電氣化鐵路牽引網(wǎng)諧波傳輸理論進(jìn)行分析，從牽引網(wǎng)諧波放大倍數(shù)來(lái)考察諧振及諧波特性。以SS6B型機(jī)車為例建立其仿真模型，分析交直機(jī)車的諧波特性。以CRH2動(dòng)車組為例建立其仿真模型，分析交直交機(jī)車的諧波特性。仿真分析牽引網(wǎng)長(zhǎng)度、機(jī)車位置及機(jī)車不同工況對(duì)牽引網(wǎng)諧波諧振特性的影響。薄其帆（2020）在研究中主要依托《地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析計(jì)算軟件開(kāi)發(fā)》科研項(xiàng)目，通過(guò)分析列車運(yùn)行受力情況，進(jìn)行牽引計(jì)算并將得到的單列車牽引計(jì)算數(shù)據(jù)與列車發(fā)車間隔和客流量數(shù)據(jù)相結(jié)合可得到變間隔的多列車牽引仿真計(jì)算，并統(tǒng)計(jì)各供電區(qū)間內(nèi)的能耗時(shí)間分布特性，同時(shí)得出每人每公里能耗指標(biāo)來(lái)反映多列車運(yùn)行能耗。最后根據(jù)客流分布特性，動(dòng)態(tài)調(diào)整列車發(fā)車間隔時(shí)間進(jìn)行能耗優(yōu)化。作者通過(guò)構(gòu)建基于動(dòng)態(tài)客流的城市軌道交通牽引仿真與能耗分析系統(tǒng)，以北京地鐵昌平線為仿真案例分析，揭示動(dòng)態(tài)客流和列車牽引能耗的線性擬合關(guān)系，同時(shí)，將單列車仿真計(jì)算以變發(fā)車間隔推廣至多列車混合仿真計(jì)算，并以每人每公里能耗作為降低能耗的指標(biāo)。任雪（2018）在研究中通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)牽引負(fù)荷分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前京滬高速鐵路牽引變壓器容量利用率較低，牽引變壓器容量存在很大的裕度。因此以牽引變電所經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為優(yōu)化目標(biāo)，提出了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案。同時(shí)，對(duì)各個(gè)牽引變電所在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案下的三相電壓不平衡度、牽引變壓器溫升和壽命損失進(jìn)行校驗(yàn)。最終結(jié)果說(shuō)明在當(dāng)前牽引負(fù)荷條件下，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案具備可行性。因此，在最后，作者主要分析了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案下的牽引變電所基本電費(fèi)，并與優(yōu)化前基本電費(fèi)支出情況進(jìn)行對(duì)比。李旸（2021）在研究中以某地區(qū)新建電氣化鐵路為例,開(kāi)展?fàn)恳╇娰|(zhì)量綜合測(cè)試,對(duì)牽引變電所的電壓偏差及諧波進(jìn)行了定量分析;基于測(cè)試數(shù)據(jù),分析了電氣化鐵路牽引負(fù)荷基波和諧波特性,研究牽引負(fù)荷主要數(shù)字特征。最后為電網(wǎng)規(guī)劃和調(diào)度運(yùn)行以及電氣化鐵路電能質(zhì)量的綜合治理提供參考和建議。應(yīng)宜辰,吳命利,楊少兵,劉秋降（2021）在研究中對(duì)牽引負(fù)荷概率模型的參數(shù)辨識(shí)方法進(jìn)行了深入分析,并根據(jù)分析結(jié)果提出了一種新的參數(shù)辨識(shí)方法:支持向量機(jī)-蟻群算法。該方法使用支持向量機(jī)對(duì)蟻群算法進(jìn)行尋優(yōu)指導(dǎo),解決了原算法隨機(jī)范圍不可控的問(wèn)題,使得算法能夠?qū)㈦S機(jī)性控制在一個(gè)更為合理的范圍內(nèi),實(shí)例仿真結(jié)果驗(yàn)證了該算法具有較高的準(zhǔn)確性與通用性。

朱賢勇,萬(wàn)曉慧（2021）在研究中針對(duì)某地區(qū)擬建的3座高鐵牽引變電站,以330kV和110kV兩個(gè)電壓等級(jí)接入地區(qū)電網(wǎng),選擇合適的牽引站供電方案及負(fù)序電流計(jì)算方案,計(jì)算出3座牽引站在不同工況下注入電網(wǎng)的負(fù)序電流值,以及與牽引站聯(lián)系較為緊密地區(qū)330kV變電站處的三相電壓不平衡度。計(jì)算結(jié)果表明,3座牽引站以330kV和110kV兩個(gè)電壓等級(jí)接入電網(wǎng)時(shí)引起的地區(qū)電網(wǎng)相關(guān)變電站三相電壓不平衡度最大值分別為0。084%和0。973%,均未超過(guò)規(guī)范允許值。車玉龍,王曉茹,呂曉琴,康永強(qiáng)（2020）在研究中為得到牽引負(fù)荷概率分布的最佳直方圖,提出一種基于最優(yōu)箱寬建立其概率模型的直方圖方法。由Poisson點(diǎn)事件構(gòu)造直方圖,通過(guò)平均積分平方誤差定義價(jià)值函數(shù),利用Sturges規(guī)則和平均移位直方圖思想計(jì)算最優(yōu)箱寬。采用3種不同采樣間隔的牽引變電所負(fù)荷測(cè)試數(shù)據(jù),通過(guò)概率分布形狀和后驗(yàn)檢驗(yàn),與4種傳統(tǒng)計(jì)算直方圖箱寬的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則方法進(jìn)行比較,驗(yàn)證了所提方法的有效性、適應(yīng)性和穩(wěn)健性。王軼歐（2020）在研究中提出了電氣化鐵路牽引供電用光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入拓?fù)浼捌潆娏骺刂撇呗?。首?利用V/V變壓器將兩相牽引電壓轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)電壓幅值、相位相同的三相電壓,為光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入提供三相平衡電網(wǎng)環(huán)境。然后,提出實(shí)施于三相靜止坐標(biāo)系中的分相電流控制策略。該策略利用相電流替代正、負(fù)序電流作為被控對(duì)象,通過(guò)對(duì)相電流的閉環(huán)控制,可在無(wú)需正、負(fù)序分離提取的條件下完成不對(duì)稱與三相對(duì)稱電流的注入,實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電為牽引負(fù)荷供電的自發(fā)自用運(yùn)行和為電網(wǎng)輸送功率的全額上網(wǎng)雙模式運(yùn)行。最后,仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出接入拓?fù)渑c電流控制策略的有效性。頡永兵（2020）在研究中根據(jù)牽引負(fù)荷峰谷特性,對(duì)牽引變電所儲(chǔ)能系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,提出基于實(shí)時(shí)牽引負(fù)荷功率控制儲(chǔ)能裝置充放電的策略;結(jié)合電氣化鐵路運(yùn)行圖以日為固定周期的特點(diǎn),以歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),進(jìn)一步提出利用牽引負(fù)荷統(tǒng)計(jì)值選取充放電閾值,并分析儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電特性;最后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析及優(yōu)化,結(jié)果表明安裝儲(chǔ)能裝置后可以節(jié)省大量電費(fèi),經(jīng)濟(jì)效益可觀。郭蕾,代祿喻,廖維,張傳輝,周利軍（2021）為研究沖擊負(fù)荷對(duì)牽引變壓器繞組固體絕緣材料機(jī)械性能的劣化影響,首先設(shè)計(jì)了沖擊負(fù)荷試驗(yàn)平臺(tái),在不同溫度下進(jìn)行了沖擊熱老化試驗(yàn),然后對(duì)試樣進(jìn)行了拉伸強(qiáng)度與聚合度測(cè)試,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析了沖擊負(fù)荷對(duì)絕緣紙的機(jī)械性能影響,最后提出了沖擊負(fù)荷下絕緣紙的壽命評(píng)估方法。在最后提出了一種沖擊負(fù)荷下絕緣紙壽命評(píng)估方法并建立了拉伸強(qiáng)度與沖擊時(shí)間的關(guān)系,并驗(yàn)證了其有效性,為后續(xù)相關(guān)研究與工程應(yīng)用提供了一定基礎(chǔ)。羅培,謝亞文,文焱（2020）在研究中為準(zhǔn)確描述牽引負(fù)荷的關(guān)聯(lián)特性對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的負(fù)面影響,引入Copula理論對(duì)牽引負(fù)荷構(gòu)建具有相關(guān)性的概率分布模型,并對(duì)接入該負(fù)荷的電力系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行評(píng)估。最后成功驗(yàn)證了所建模型的適用性和準(zhǔn)確性,為系統(tǒng)安全運(yùn)行提供參考價(jià)值。魏波,胡海濤,王科,傅祺,何正友（2020）在研究中為了精確預(yù)測(cè)高速鐵路牽引變電站動(dòng)態(tài)負(fù)荷,結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析了動(dòng)車組在區(qū)間的典型運(yùn)行過(guò)程及其負(fù)荷特性。在最后的仿真算例中驗(yàn)證了所提建模方法的正確性和可行性。該預(yù)測(cè)方法可實(shí)現(xiàn)不同行車運(yùn)行圖下高鐵牽引變電站能耗的精確預(yù)測(cè),可為運(yùn)行圖的調(diào)整提供電氣方面的參考。張麗艷,謝晨,梁世文,李鑫,邊力?。?020）在研究中為了研究牽引負(fù)荷產(chǎn)生的負(fù)序?qū)﹄娔苡?jì)量的影響,基于IEEEStd1459-2010功率理論所推薦的等效視在功率及功率因數(shù)定義,提出不平衡牽引負(fù)載功率因數(shù)計(jì)量方案,并將有效功率因數(shù)限值取為0。68。最后通過(guò)仿真與56組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析并驗(yàn)證本文算法的有效性和結(jié)論的正確性,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,等效視在功率及等效功率因數(shù)能計(jì)及不平衡牽引負(fù)載對(duì)線路傳輸效率的影響,計(jì)量更合理準(zhǔn)確。鄔明亮,郭愛(ài),鄧文麗,陳化博,戴朝華（2019）在研究中提出一種適用于鐵路牽引供電系統(tǒng)的背靠背光伏發(fā)電系統(tǒng),給出其控制原理以及"自發(fā)自用"發(fā)電模式下的控制策略;搭建仿真模型以驗(yàn)證所提系統(tǒng)的有效性。在所提控制策略的基礎(chǔ)上,利用實(shí)際牽引負(fù)荷數(shù)據(jù)以及氣象數(shù)據(jù),估算牽引供電系統(tǒng)對(duì)不同規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電能的消納能力。結(jié)果表明,在光伏裝機(jī)容量較小時(shí),牽引供電系統(tǒng)表現(xiàn)出較好的消納能力;隨著光伏裝機(jī)容量的增大,其消納能力降低。張麗艷,孔宗澤,邊力?。?020）在研究中為了獲得新建牽引變電所的負(fù)荷情況并校驗(yàn)優(yōu)化所內(nèi)牽引變壓器的配置容量,將高斯混合模型用于牽引變電所實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)聚類,然后引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)新建牽引負(fù)荷進(jìn)行匹配分類。在最后通過(guò)牽引變壓器建模,將算例中變壓器容量利用率從60%提高到96%,即使考慮安全裕度適當(dāng)提高安裝容量也能使容量利用率達(dá)到75%,實(shí)現(xiàn)了變壓器容量的優(yōu)化,充分利用了變壓器的溫度指標(biāo)和壽命損失。綜上所述，可以看見(jiàn)我國(guó)對(duì)于牽引負(fù)荷特性的相關(guān)文獻(xiàn)資料還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，目前我國(guó)高速鐵路正處于飛速發(fā)展的時(shí)期,因此對(duì)其牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行研究意義重大。對(duì)于高速鐵路牽引供電系統(tǒng)而言，不僅需要做到保證其運(yùn)行的安全可靠性，也需要在保證其正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性研究。參考文獻(xiàn)[1]王海燕.基于負(fù)荷特性的牽引網(wǎng)潮流分析[D].蘭州交通大學(xué),2020.DOI:10.27205/ki.gltec.2020.000452.[2]薄其帆.城市軌道交通牽引負(fù)荷特性分析[D].北京交通大學(xué),2020.DOI:10.26944/ki.gbfju.2020.001099.[3]任雪.高鐵牽引負(fù)荷特性與供電方案及其經(jīng)濟(jì)性研究[D].西南交通大學(xué),2018.[4]李旸.牽引負(fù)荷數(shù)字特征分析及其對(duì)供電品質(zhì)的影響[J].電氣化鐵道,2021,32(04):10-12+16.DOI:10.19587/ki.1007-936x.2021.04.003.[5]應(yīng)宜辰,吳命利,楊少兵,劉秋降.基于支持向量機(jī)-蟻群算法的電氣化鐵路牽引負(fù)荷參數(shù)辨識(shí)[J].鐵道學(xué)報(bào),2021,43(09):24-31.[6]朱賢勇,萬(wàn)曉慧.高鐵牽引負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)負(fù)序電壓不平衡度影響研究[J].電工技術(shù),2021(01):58-60.DOI:10.19768/ki.dgjs.2021.01.018.[7]車玉龍,王曉茹,呂曉琴,康永強(qiáng).基于最優(yōu)箱寬直方圖的牽引變電所負(fù)荷概率建模方法[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2020,40(12):186-194.DOI:10.16081/j.epae.202012006.[8]王軼歐.電氣化鐵路牽引供電用光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入拓?fù)浼捌潆娏骺刂撇呗訹J].電機(jī)與控制應(yīng)用,2020,47(11):91-97.[9]頡永兵.高鐵牽引變電所儲(chǔ)能技術(shù)研究及經(jīng)濟(jì)性分析[J].電氣化鐵道,2020,31(05):32-35.DOI:10.19587/ki.1007-936x.2020.05.007.[10]郭蕾,代祿喻,廖維,張傳輝,周利軍.牽引沖擊負(fù)荷對(duì)絕緣紙的機(jī)械性能影響及壽命評(píng)估[J].高電壓技術(shù),2021,47(04):1372-1380.DOI:10.13336/j.1003-6520.hve.20200064.[11]羅培,謝亞文,文焱.計(jì)及牽引負(fù)荷相關(guān)性的概率模型及對(duì)電力系統(tǒng)影響分析[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2020,17(04):1004-1014.DOI:10.19713/ki.43-1423/u.T20190628.[12]魏波,胡海濤,王科,傅祺,何正友.基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和行車運(yùn)行圖的高鐵牽引變電站負(fù)荷預(yù)測(cè)方法[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2020,35(