软件来自有重大应用前景的横向项目，现已结题，知识产权属于西南交通大学。软件针对电气化铁路牵引供电系统进行了系统建模，对由牵引变电所、牵引网、机车和轨道等组成的整个牵引供电系统，结合全线列车运行图表，进行计算并获得稳态时各个电气设备上的电压和电流和相位。可仿真电气化铁路供电系统的绝大部分电气特性，如列车、接触网和馈线的电流、电压水平、供电臂平均电流、有效电流、电能损失等等，可进行供电能力校验，供电设施过负荷校验。

本软件针对城市轨道交通供电系统进行了系统建模，对由主变电所、中压网、牵引变电所、牵引降压混合变电所、降压变电所、直流接触网、机车和轨道等组成的整个牵引供电系统，结合全线列车运行图表，进行计算并获得稳态时各个电气设备上的电压和电流。可仿真城市轨道交通供电系统的绝大部分电气特性。可进行供电能力校验，过负荷校验，短路校验、再生能量利用率统计和计算。

来源：能馈式牵引供电装置基于国家“十一五”最新科技成果（项目：“城市轨道交通能馈式牵引供电系统及传动系统研制”，编号：2007BAA12B07），并成功申报国家级星火计划项目。 简介：城市轨道交通能馈式牵引供电系统将城市供电网高压交流电转化成供城轨车辆的直流电，其核心产品双向变流器柜，可实现交直流能量双向传输：在列车牵引时向列车提供电能，列车制动时将多余再生制动能量反馈回交流电网，保持直流网压稳定。 亮点：与传统的二极管不控式牵引供电系统不同，新型牵引供电系统采用PWM整流器作为系统中基本的整流器单元，直流侧输出特性完全可控，通过闭环反馈控制可保证牵引接触网的直流牵引电压水平；交流侧可实现单位功率因数运行，同时谐波含量大大降低；在车辆制动过程中，该装置可自动将直流侧累积的过剩能量逆变为交流能量回馈到交流电网，节能效果显著。 产品：能馈式牵引供电系统由变压器、低压交流开关柜、双向变流器柜、直流接触器柜构成。 系统参数：名称参数额定功率2×1000kW （连续）峰值功率125%*额定功率 （一分钟）设备功能整流、逆变、无功补偿直流并联输出电压750V（750-900）直流串联输出电压1500V（1500-2000）功率因数>0.99变流器效率>0.98电流总谐波畸变<3% (计算到51次)冷却方式强迫风冷柜体尺寸1200*1200*2300mm（L×W×H）

1. 痛点问题 城轨交通是城市最大耗电行业之一，截止2020年底全国有45个城市开通了城轨交通线路244条，线路总长度7969.7公里,年耗电量172.4亿千瓦时，其中牵引能耗占比高，达到84亿千瓦时。为了实现城轨交通行业碳达峰、碳中和的目标，必须从现有的城轨牵引供电系统给出解决方案，以应对城轨交通面临的行车密度大、节能减碳任务重、供电可靠性要求高等诸多挑战。 城轨牵引供电系统的核心装备是连接城市交流配电网与城轨直流牵引网的“交流-直流”电力电子变流器及其运行控制系统。目前国内外仍主要采用基于二极管整流机组变流器和以运行状态静态监视为主的电力监控。这种传统技术方案因缺乏管控能力对城市配电网依赖性强，存在外电源布点密集和选址困难问题，而外电源建设导致一次性投资剧增（7000~10000万元/个），并且会占用大量城市用地和空间；因为列车频繁启停冲击导致配电网和牵引系统设备利用率低，存在依靠高成本的过度裕量来换取系统安全可靠运行问题；因为缺少对系统能效的主动调度控制、牵引供电电压波动剧烈、牵引网能量粗放式分布，导致列车再生制动能量无法在牵引系统内部高比例利用、大规模光伏接入和消纳困难，存在牵引供电系统内部降耗减碳困难问题。 2. 解决方案 基于全控型双向变流器和智能协同控制的柔性直流新一代牵引供电技术，具有灵活调控牵引供电系统能量、主动响应城市配电网需求的能力，从根本上改变牵引供电系统运行机制，为系统性解决牵引供电系统痼疾、牵引供电系统和城市配电网互联互动提供了基础和平台。

一种电气化铁道同相牵引供电系统，其牵引变电所的牵引变压器(SS1)为三相-两相变压器，牵引变压器(SS1)的原边三相(A、B、C)与公用电网相连，次边的α输出相和β输出相之间依次连接有降压变压器(G)、单相变流器—(M1)、直流电容(C)、单相变流器二(M2)；α相为机车(L)供电，其输出电压为27.5kV；β相的输出电压为600～2000V。该系统能实现铁路牵引变电所的两臂同相供电而无需分相，减少了过分相环节，有利于铁路的高速、平稳、安全运行；且该系统结构简单，成本低，便于实施。

振幅测量不但可广泛应用于材料的探伤，机械系统的故障诊断，结构件的动态特性分析及振动的有限元计算结果验证，而且在噪声消除以及超声电机的研究中发挥着重要的作用。目前国内外进行振动测量大多采用加速度传感器和激光多普勒测振，但是它们都只能进行单点测量，因而测量速度很慢。近年来，电子散斑振动测量发展很快。大振幅测量系统国内外已有初级产品出售，其价格也非常昂贵。价格高

在串联回路中，当电弧或放电现象发生时，对电流进行频谱分析，根据电流 的频谱特征变化来确定是否有电弧发生，提供预警信息或保护动作。为了防止在 开关的瞬间或受到其他脉冲电流的干扰造成电弧故障检测电路误动作，同时在频谱分析的基础上综合电弧时间长短等其他特性作为电弧故障的判据。系统的硬件 部分包含电流检测、滤波、故障特征提取等模块。软件部分包含信号采集、信号 处理、故障判别等模块，并综合时间等其他因素降低误报率，提高检测系统的可 靠性。在算法中，采用了人工智能算法以提高系统的适应性。主要成果包

成果与项目的背景及主要用途： 目前，为获取开关柜内的绝缘信息，通常进行停电的周期性试验。由于检测 是在停电状态下进行的，因而无法展现绝缘状态在电场、热场和机械应力作用下 发生渐变而劣化的过程，进而不能对开关柜的维护检修提供合理的建议，造成了 大量的人力、物力和财力的浪费，甚至造成误判，形成大的停电事故。为弥补周 期性试验的缺陷，新近发展起来的在线测温技术、在线测位移技术等已在开关柜 中获得应用并取得了不错的效果，但其对测取绝缘材料劣化过程的能力并不令人 满意。而对此类中、低压开关柜局部放电进行监测,可及时发现故障隐患，并对 累积性故障做出预测。通过地电波便携式设备诊断绝缘劣化过程及绝缘故障的有 效性已得到现场试验的证明。通过局部放电的长期观测开关柜设备的绝缘状态， 通过分析局部放电特征量的变化趋势，可以分析出开关柜工作时所处的安全境地。 一旦发现局部放电幅值或重复率发生显著增长，即可确认开关柜中发生较危险的 绝缘故障，需停电进行维修。这样，既为设备的维修提供了有效的参考建议，也 避免了周期性试验的盲目性、信息缺失性和浪费。因此，局部放电在线监测具有 诸多周期性试验无法比拟的优点，成为未来开关柜绝缘监测及诊断技术的发展方 向。 102天津大学科技成果选编 本项目拟开发的基于地电波与超声波原理的局部放电检测装置，与现有产品 相比，具有量程大，信噪比高，连续工作时间长，操作方便等优点。另外，通过 配备无线通讯装置，可实现远程数据状态传送，为在集控中心的数据库建立和历 史数据分析提供帮助。直接收益：做到开关柜局部放电在线监测，实时监控；间 接收益：节约开关柜定期检测所需的人力、物力成本。 技术原理与工艺流程简介： （一）开关柜局部放电及检测方法： 开关柜中的放电现象会严重损害绝缘材料的绝缘性能，从而引起爆炸、火灾 等灾害，因此局部放电现象的检测及预警至关重要。 开关柜中若局部位置出现放电现象时，会产生超声波及暂态低电压，目前局 部放电的检测方法多根据这两种现象实现，做的比较好的是英国电科院通过暂态 低电压监测的装置，但是售价昂贵，且技术不对外公开。 局部放电产生的超声波因为存在时间短而难以检测，杜伯学老师的科研团队 根据超声波现象研制出了局部放电检测设备，采用了 TEV 及超声双传感器设计。 将此设备连接至开关柜，可以实现局部放电监测，并在出现异常时进行危险预警。 此项技术的性能指标已经可以与英国电科院的设备媲美，甚至有部分指标超过了 英国电科院。目前检测装置已经送往国家电科院检测，技术较为成熟，可以进行 产业化推广。 （二）开关柜局部放电在线监测系统： 整个系统包含监测终端、无线中继、服务器三部分。无线通讯方案可选 ZigBee 等通信协议，无线中继包含 485 串口以及光纤通讯接口，若无线通讯受限制，也 可以通过有线方式进行通讯。同时该系统支持 GPRS 通讯，若有多个监测地点， 可以通过 GPRS 实现远程监测。如图 1 所示： 本检测终端可有效监测开关柜内局部放电，具有高精度、高灵敏度、抗干扰 能力强等特点，已广泛用于电力企业的开关柜安全监测系统中。测量结果通过无 线传输，尽可能的减小了对于变电室结构的影响。仪器安装于开关柜外表面，当 开关柜内部发生局部放电时，本仪器可监测到开关柜表面的 TEV 信号并且实现 103天津大学科技成果选编 104 对信号强度的测量；此外放电时产生的超声信号也会被本仪器的超声传感器捕获 并测量其强度。测量的结果经过无线传输至无线接收器及服务器，进行后续处理。 产品具有特点包括：采用新型 TEV 及超声双路传感器；采用无线传输；可 直接安装于开关柜外表面，位置灵活；超声传感器采用分离结构，可灵活安装； 反应迅速；精确度高；传感器密封性好；实时在线检测，远程控制，24 小时无 人值守。 Zigbee 无线接收中继用于接收站内所有监测终端数据，并将这些数据传至 后台服务器。与后台服务器通讯方式为光纤传输或 485 通信，可根据现场情况选 择。 (三) 服务器 后台处理程序及人机界面软件包基于 windows 系统开发，操作简便，容易 掌握。软件包括处理程序及人际交互界面。 显示内容包括：当前监测数据值；历史监测数据值；历史监测数据曲线；历 史报警值开关柜安全状态评估结果。 软件界面根据具体变电站检测规数量及结构而定，可根据用户要求修改主界 面显示参数。 应用领域：智能电网开关柜在线监测 技术转化条件：1000 平米厂房、工作站及相关软件。 合作方式及条件：根据具体情况面议