交流电气化铁道IM(阻抗匹配)供电方式
专利汇可以提供交流电气化铁道IM(阻抗匹配)供电方式专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且IM(阻抗匹配)供电方式，是一种用于交流电 气化 铁 道的供电方式。国内外目前采用的供电方式，有AT、BT、CC和直供等四种。本 发明 提出的IM供电方式，利用在牵引网中专设的回 流线 上 串联 低压电容器的阻抗匹配方法，可降低供电臂回流网络的自阻抗，改善牵引网的电气特性；可显著提高原有直接供电方式牵引网的屏蔽效果；并可取得工程造价明显低于AT、BT和CC的经济效益。，下面是交流电气化铁道IM(阻抗匹配)供电方式专利的具体信息内容。
1、一种交流电气化铁道牵引供电系统，用IM(阻抗匹配)供电方式，由SS(牵引变电所)，T(接触导线)和R(钢轨)构成，其特征是另架设NF(回流线)，且每隔一定距离与R相连，在每一段NF中串入适量电容C(进行阻抗匹配)。
2、根据权利要求1所述的供电方式，其特征是单线牵引网回路阻抗为
欧／公里（1）
3、根据权利要求1所述的供电方式，其特征是
防干扰特性-全安培-公里（全A-Km）为
单线全A-Km＝（nD+X）〔（1-nT）-（1-nN） (Z′TN)/(Z′NN) 〕I+
[ 1/(ZRR) + (2(1nN))/(Z′NN) ]（VRO-VRm） （2）
复线全A-Km＝（nD+X）〔（1-nT）-（1-nN） (Z′TN+Z′(TN))/(Z′NN+Z′(NN)) ]I
+[ 1/(ZRR) + (2(1-nN)2)/(Z′NN+Z′(NN)) ]（VRO-VRm） （3）
4、根据权利要求3所述的供电方式，其特征是
只要供电臂各导体的线型、相对位置、钢轨对地泄漏电阻以及大地导电率为已知，则全A-Km是回流线自阻抗ZNN（包括电容）函数，则全A-Km最小值所对应的ZNN值即为我们所求的最佳匹配阻抗ZO（该值通常为0.3～0.45）。
每根回流线串入的电容器容抗XC为
XC′＝ZoNN-ZO（欧/公里） （4）
其中Z°NN：回流线自阻抗（不包括电容）（欧/公里）
当列车负荷位于供电臂未端时，回流线电流如下
单线IN= (Z′TN)/(Z′NN) I- ((1-nT))/(mDZ′NN) (VRO-VRm) （安） （5）
复线IN= (Z′TN+Z′(TN))/(Z′NN+Z′(NN)) I- ((1-nT))/(mD(Z′NN+Z′(NN)) (VRO-VRm)（安） （6）
设每一回流线段需要N台电容器并联，则
N＝ (IN)/(Ic) （7）
其中IC-所选电容器的单台额定电流（安）
回流线段的长度为
D＝ (Xc)/(NXc′) （公里） （8）
上述式中的各符号参照图2并作如下说明
n：回流线段号
D：回流线段长（公里）
X：负荷点与电源侧相邻NF-R连接点间的距离（公里）
I：列车负荷电流（安）
VRo、VRm：供电臂始端、未端的钢轨对地电位（伏）
ZNN、ZRR：回流线（包括电容）和钢轨的自阻抗（欧/公里）。在复线区段，ZRR系指上下行钢轨的总等效自阻抗，等效位置在线路中心。
ZTN、ZTR、ZNR：接触导线、回流线和钢轨间的互阻抗（欧/公里）。在复线区段，系指接触导线、回流线和等效钢轨间的互阻抗。
Z（TN）、Z（NN）：复线区段上下行方向接触导线和回流线间的互阻抗（欧/公里）
nT＝ (ZTR)/(ZRR) ：钢轨对接触导线的感应系数
nN＝ (ZNR)/(ZRR) ：钢轨对回流线的感应系数
Z′NN＝ZNN- (Z2NR)/(ZRR) ：回流线-钢轨回路的自阻抗（欧/公里）
Z′TN＝ZTN- (ZTRZNR)/(ZRR) ：回流线-钢轨回路和接触导线-钢轨回路间的互阻抗（欧/公里）
Z′（TN）＝Z（TN）- (ZTRZNR)/(ZRR) ：复线区段上下行方向接触导线-钢轨回路和回流线-钢轨回路间的互阻抗（欧/公里）
Z′（NN）＝Z（NN）- (ZNR)/(ZRR) ：复线区段上下行方向回流线-钢轨回路间的互阻抗（欧/公里）。
目前，国内外交流电气化铁道的供电方式，采用的有直供，AT（自耦变压器），BT（吸流变压器）和CC（电力同轴电缆）等4种，这在以下几个引证材料中有报导：
1、国际电报、电话咨询委员会导则第十八章（1965年版）交流电力牵引线路中轨道吸流变压器和回流线防护效果。
2、电气化铁路轨道回流线及吸流变压器的防护作用（G·A·PETTERSSON & S·SVENSSON：COMPENSATION FROM RAlLS，RETURN CONDUCTOR AND BOOSTER TRANSFORMERS OF lNDUCTlON CAURSED BY ELECTR lFLED RAlLWAYS TELE ENGLlSH EDlTOR、NO，2·1961）。
3、关于交流电气化铁道各种供电方式下减轻干扰影响的效果（日本电気试验所 报，第21卷第10号，竹内五一、山口达郎：交流电気铁道 おけろ各种き电方式の诱导轻减效果 つぃこ）。表1中，将这四种供电方式的电气特性、防干扰特性。实施的简易性和工程造价等主要项目进行了比较。从表1中可见，电气、防干扰特性好的（如AT·CC），工程费用较高，实施比较困难;而实施简单，成本低的直接供电方式，由于防干扰性能差而不能广泛应用。
表1 既有供电方式的技术经济比较
本发明的目的是为了解决上述矛盾，提出一种新的交流电气化铁道IM（阻抗匹配）供电方式。本发明的特征是，在现有供电系统中，另架设NF（回流）线，且每隔一定距离与钢轨R相连;再在每一回流线段中串入一定的电容。电容的容抗可抵消回流线的一部分感抗，这样不仅减少了回流线自阻抗，同时也减少了由钢轨和回流线构成的整个回流网络的自阻抗，从而达到了降低回路屏蔽系数和改善电气特性的效果。
与现有技术相比，本发明的优点是，在电气性能和防干扰性能上均优于直接供电方式。在简易性方面，由于是直供方式的改良型，因此比AT·BT·CC方式都简单，造价也远低于上述三种方式。本发明与AT·BT和直接供电方式的工程费用比较，如表2所示
表2 各供电方式的工程造价比较
下面结合附图详细说明本发明。
图1是本发明的构成。（a）单线区段（b）复线区段（1-下行2-上行）
图2通信干扰特性计算回路。（a）单线区段（b）复线区段。
图3、计算例所对应的计算回路。
图4、计算例的牵引网布置。（单位毫米）
图5、计算例的计算结果。
图6、各种供电方式的防干扰性能比较。
图1是本发明的构成，（a）单线区段，（b）复线区段。（1下行，2-上行）图中，SS（牵引变电所）、T（接触导线）和R（钢轨）是任何供电系统都不可缺少的。本发明是另架设NF（回流）线，且隔一定距离与钢轨R相连;并在每一回流线段中串入一定的电容C，用以抵消回流线的一部分感抗。
图2是通信干扰特性计算回路（a）单线区段，（b）复线区段。单线的全安培-公里（全A-Km）为
全A-Km＝（nD+X）〔（1-nT）-（1-nN） (Z′fN)/(Z′NN) 〕I
+[ 1/(ZRR) + (2(1-nN))/(Z′NN) ]（VRo-VRm） （1）
复线的全安培-公里如下
全A-Km＝（nD+X）[（1-hT）-（1-nN） (Z′TN+Z′(TN))/(Z′NN+Z′(NN)) ]I
+[ 1/(ZRR) + (2(1-nN)2)/(Z′NN+Z′(NN)) ]（VRo-VRm） （2）
其中
n：回流线段号
D：回流线段长（公里）
X：负荷点与电源侧相邻NF-R连接点间的距离（公里）。
I：列车负荷电流（安）。
VRo、VRm：供电臂始端、未端的钢轨对地电位（伏）。ZNN、ZRR：回流线（包括电容）和钢轨的自阻抗（欧/公里）。在复线区段，ZRR系指上下行钢轨的总等效阻抗，等效位置在线路中心。
ZTN、ZTR、ZNR：接触导线、回流线和钢轨间的互阻抗（欧/公里）。在复线区段系指接触导线、回流线和等效钢轨间的互阻抗。
Z（TN）、Z（NN）：复线区段上下行方向接触导线和回流线之间的互阻抗（欧/公里）。
nT＝ (ZTR)/(ZRR) ：钢轨对接触导线的感应系数。
Z′NN＝ZNN- (ZN2R)/(ZRR) ：回流线-钢轨回路的自阻抗（欧/公里）
Z′TN＝ZTN- (ZTRZNR)/(ZRR) ：回流线-钢轨回路和接触导线-钢轨
轨回路间的互阻抗（欧/公里）。
Z′（TN）＝Z（TN）- (ZTRZNR)/(ZRR) ：复线区段上下行方向接触导线-
钢轨回路和回流线-钢轨回路间
的互阻抗（欧/公里）。
Z′（NN）＝Z（NN）- (Z2NR)/(ZRR) ：复线区段上下行方向回流线-钢轨回
路间的互阻抗（欧/公里）。
上述二式中的第一项是由供电臂各导体的线型和相互位置所决定的比例项，该项在ZNR＝ZTR时为最小;第2项是钢轨对地泄漏电阻产生的安培-公里。
当供电臂各导体的线型、相互位置以及钢轨对地泄漏电阻，大地导电率为已知条件，且列车负荷为一定值时，公式（1）（或者（2））所示供电臂的全A-Km是回流线自阻抗ZNN（包括电容）的函数，且全A-Km最小值所对应的ZNN值即为所求的回流线最佳匹配阻抗ZO（该值通常在0.3～0.45范围内）。
ZO求出后，可算出每根回流线段串入的电容容抗X′C：
XC′＝ZoNN-ZO（欧/公里） （3）
其中：
ZoNN：回流线自阻抗（不包括电容）（欧/公里）。
当钢轨泄漏电阻较小时，（通信干扰计算采用1欧/公里左右以下）时，公式（1）（或者（2））的第2项可以忽略。
当列车负荷位于供电臂末端时，回流线电流如下：
单线IN= (Z′TN)/(Z′NN) I- ((1-nT))/(mDZ′NN) (VRO-VRm) (安）（4）
复线IN= (Z′TN+Z′(TN))/(Z′NN+Z′(NN)) I- ((1-nT))/(mD(Z′NN+Z′(NN)) (VRO-VRm)（5）
当钢轨泄漏电阻较小时，公式（4）和（5）的第2项可以忽略。
每一回流线段中串入的并联电容器台数N为
N＝ (IN)/(Ic) （6）
其中
IC为所选电容器的单台额定电流（安）
回流线段的长度D便可确定
D＝ (Xc)/(NX′c) （7）
附图3是计算例所对应的计算回路。用图中所示的复线供电臂来说明。本发明关于匹配阻抗ZO的选择和防护效果的计算。牵引网回路各导体的布置如图4所示，其它参数列于表3。
附图4是计算例的牵引网布置。（单位毫米）
附图5是计算例的计算结果。
利用公式（2）计算的结果，如附图5所示。
ZO（0.30）为所求的回流线（包括电容）的最佳阻抗值，ZO所对应的全A-Km（416.7）与负荷A-Km（100×30＝3000）之比（0.14）为该例的长回路屏蔽系数。
本发明在各种条件下的防干扰性能计算结果列于表4，该结果与利用多线条网络的电子计算机模拟计算结果是一致的。与其它供电方式的防干扰性能比较如附图6所示。
表4 IM供电方式的防干扰特性（长回路屏蔽系数）
附图6是各种供电方式的防干扰性能比较。
其中：
（1）直接供电方式L＝30Km
（2）直接供电方式（每一方向设置一根回流线），L＝30Km
（3）直接供电方式（每一方向设置两根回流线），L＝30Km
（4）IM供电方式（每一方向设置一根回流线），L＝35Km
（5）IM供电方式（每一方向设置两根回流线），L＝35Km
（6）BT供电方式，BT间隔4Km，L＝20Km
（7）AT供电方式，AT间隔14Km，L＝50Km，L-供电臂长
图（a）（单线50Hz），（b）（复线50Hz）的模座标为负荷离开变电所的距离（Km），纵座标为全A-Km（负荷电流100A）
图（c）（单线800Hz），（d）（复线800Hz）的横座标为负荷离开变电所的距离（Km），纵座标为全A-Km（等价干扰电流5A）
图（e）（单线故障），（f）（复线故障）的横座标为牵引网短路点离开变电所的距离（Km），纵座标为全A-Km（短路电流1000A）。
本发明的单线牵引网阻抗如下
（欧／公里）（8）
其近似计算式为
Z = ZT- (ZTN+ZTR)/(2ZNN) (欧／公里）（9）
因本发明改善了牵引网的回流网络，因此电气性能（牵引网阻抗）比直接供电方式要好一些（约小10～20%）。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种适用于电力系统安防的视频增强浓缩方法 | 2020-05-08 | 488 |
| 一种贯通双边牵引供电系统外部电源接入方案设计方法 | 2020-05-11 | 1037 |
| 采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法 | 2020-05-13 | 972 |
| 基于大数据的线损判定方法 | 2020-05-11 | 665 |
| 一种可调整摆放位置的商品鞋摆放架 | 2020-05-08 | 575 |
| 一种工业厂房工艺柜备用电源供电配电系统 | 2020-05-11 | 948 |
| 一种高速公路隧道监控系统 | 2020-05-11 | 903 |
| 一种涂抹均匀的鞋子生产用刷胶装置 | 2020-05-12 | 631 |
| 一种棉拖鞋鞋底切边机 | 2020-05-12 | 100 |
| 一种变电所用温度监控装置 | 2020-05-11 | 39 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
