A parallel-feeding AC traction power system increases the power supply capacity and decreases voltage fluctuations, but the circulating power flow caused by the phase difference between the traction substations prevents the system from being widely used. A circuit analysis shows that the circulating power flow increases almost linearly as the phase difference increases, which adds extra load to the system and results in increased power dissipation and load unbalance. In this paper, we suggest a phase shifter for the parallel-feeding AC traction power system. The phase shifter regulates the phase difference and the circulating power flow by injecting quadrature voltage which can be obtained directly from the Scott-connection transformer in the traction substation. A case study involving the phase shifter applied to the traction power system of a Korean high-speed rail system shows that a three-level phase shifter can prevent circulating power flow while the phase difference between substations increases up to 12 degrees, mitigate the load unbalance, and reduce power dissipation.
This paper describes the development of integrated simulator with GUI(Graphic User Interface) for traction power supply system. This simulator consists of a lot of calculation modules such as TPS, train time schedule, line constant, and power supply system analysis. Each module has input and output structure respectively. The algorithms of all modules have confirmed the validity to comparison with field test that is performed on both high speed railway line and conventional line.
The primary role of traction power systems is to provide reliable and continuous electrical energy to satisfy traction loads. AC traction substation transforms power from generation company and supply the power to the electric railway power line. Forced outage rate(FOR) of the equipment of substation should be used in the evaluation. This paper proposes the fast and easy way to evaluate by using Bayes' theory when a new equipment is added to the existing substation facility.
This paper describes the development of integrated simulator for traction power supply system with GUI (Graphic User Interface). This simulator consists of a lot of calculation modules such as TPS, time table, line constant, and power supply system analysis. Each module has input and output structure respectively. The proposed simulator is tested on both high speed railway line and metropolitan subway line. The test has confirmed the function of the developed simulator.
This paper details methods used to verify the adquacy of a dc traction power supply for design in Seoul matropolitain subway Line-6 system. Examples of the approach are given for a major subway presently under construction. The performance of trains operating at maximum system design capacity is modelled using a train simulation program. Using a dc network analyser program, the maximum train operating timetable, and a model of the ac and dc electrical suppy system, the electrical performance of the entire system can be modelled over a 24-hour period. The results of this analysis are used to determime: train voltage at a level sufficient to ensure train schedules: adequacy of traction transformers, rectifier, and switchgear ratings; sizes of the overhead contact systern conductors, and ac and de feeder cables: and power and energy demands at the utility company's supply points for inital and final timetable operations.
The harmonic impedance characteristic of a traction power supply system (TPSS) is necessary for taking actions to suppress the high-order harmonic resonances caused by AC electric locomotives. This paper proposes a controllable harmonic generating method (CHGM) for measuring the TPSS harmonic impedance by injecting harmonic disturbances of different frequencies and amplitudes into the TPSS. This method applies phase shifted pulse-width modulation (PSPWM) and ensures that the undesired sideband harmonics can be negligible while the desired harmonic is both controllable and adjustable. Multiple harmonics can be emitted at the same time. The implementation of the method is also presented. Simulations are carried out to validate the performance of the proposed method. Finally, experimental results on a 5 H-bridge converters platform verified the effectiveness and feasibility of the proposed method.
교류전기철도 급전시스템에 병렬급전방식을 적용할 경우, 전동차 부하로 인한 전압강하 및 최대순시부하를 감소시켜 급전구간을 연장하고 급전용량을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 그러나 변전소 간에 위상차가 있을 경우 순환전력이 발생하기 때문에 적용이 제한되며, 전동차 운행에 따른 부하 분포에 따라 변전소 부하 불균형이 커져서 급전용량이 저하되는 문제점이 있다. 본 논문에서는 변전소 위상차 및 전동차 부하분포에 따라 변동하는 순환전력을 실시간 제어하고 변전소 부하 불균형을 해소하기 위하여 사이리스터 제어 위상조정장치 (TCPAR: Thyristor Controlled Phase Angle Regulator, 이하 TCPAR)를 적용하는 방식을 제안하고, 이를 구현하기 위한 검토를 수행하였다. 전기철도 급전 시스템에 TCPAR을 적용하기 위한 제어 기법으로서, 변전소 공급전력을 입력으로 이용하여 변전소 위상차 및 전동차 부하 분포에 따라 변동하는 순환전력과 변전소 부하 불균형을 효과적으로 억제하는 제어모델을 제시하였다. PSCAD/EMTDC를 이용한 시뮬레이션 결과, 전기철도 병렬급전에 제안한 TCPAR을 적용함으로써 변전소 위상차 및 전동차 부하분포에 따라 변동하는 순환전력 및 변전소 부하 불균형을 효과적으로 억제시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 제안 기법을 전기철도 병렬급전에 적용할 경우, 병렬급전 적용 범위를 확대하고 급전용량을 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다.
Electric railway system consists of traction power system, rolling stock, track, and overhead line system. A railway substation transforms the electric power transmitted from a electric power company and supply it to the railway power system for the operation of traction system.. It is very important to prevent a possible accident and keep the security of electric power system. This paper proposes a reliability analysis of AC railway substation by using Fault Tree Analysis(FTA). Failure rates of each equipment of railway substation are used to evaluate the reliability of railway substation. The analyzed results can be used to improve the system reliability. FTA is performed by the commercialized program of Relex(Ver. 7.7).
국내 교류 급전시스템은 단권변압기를 이용한 방식을 채택하고 있다. 이 시스템은 흡상 변압기를 이용한 방식보다 급전 거리가 긴 장점이 있으나 최근 대용량 차량의 도입과 시격이 짧아짐에 따라 전압 강하에 대한 대응이 시급한 실정이다. 본 논문에서는 교류 급전시스템의 전압강하 해소를 위하여 SVC와 같은 추가 설비의 도입 없이 보조 급전구분소 포는 급전구분소의 단권변압기를 이용한 시스템을 제안한다. 열차가 집전받는 전차선과 레일간의 전압을 높이기 위하여 열차가 위치한 인근의 단권변압기의 권선비를 현재 1:1에서 N:1로 바꾸는 것이다. 이렇게 하면 부하에서 공급받는 전압이 높아져 열차의 효율 향상 및 부하전류의 감소 등의 효과를 얻을 수 있을 것이다.
Modern AC electric car has PWM(Pulse Width Modulation) -controlled converters, which give rise to higher harmonics. The current harmonics injected from AC electric car is propagated through power feeding circuit. As the feeding circuit is a distributed constant circuit composed of RLC, the capacitance of the feeding circuit and the inductance on the side of power system cause a parallel resonance and a magnification of current harmonics at a specific frequency. The magnified current harmonics usually brings about various problems. That is, the current harmonics makes interference in the adjacent lines of communications and the railway signalling system. Furthermore, in case it flows on the side of power system, not only overheating and vibration at the power capacitors but also wrong operation at the protective devices can occur. Therefore, the exact assessment of the harmonic current flow must be undertaken at design and planning stage for the electric traction systems. From these point of view, this study presents an approach to model and to analyse traction power feeding system focused on the amplification of harmonic current. The proposed algorithm is applied to a standard AT(Auto-transformer)-fed test system in which electric car with PWM-controlled converters is running.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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