1. 研究目的与意义
地铁是一种先进的城市快速交通系统，已成为现代化都市的交通命脉，不仅能有效地缓解城市交通，同时能有力地带动国民经济的发展。在当前全球能源短缺的大背景下，节能减排可谓迫在眉睫。地铁作为能耗大户，在提高能源使用率、节能降耗方面有巨大潜力。地铁消耗的能源主要是电能，其电能质量问题，不仅影响电气设备的运行安全，而且会造成电能的大量损耗，甚至造成继电保护装置误动作，大面积停电，导致生产混乱，危害人身安全，严重时引发社会舆论的恐慌，可以说是直接关系到地铁运营的总体效益。故而对地铁电能质量进行监测，继而分析、评估整个供电系统电能质量，以达到及时发现和纠正整个地铁用电系统运行的薄弱环节，辅助改善电脑质量，实现电能质量监测分析的综合自动化管理的目的，对于地铁的安全、经济运行及保障设备寿命以及降低能耗等具有重要意义。地铁负荷是三相对称的冲击性整流负荷，谐波电流倒送供电系统，导致电网公共连接点电压波形畸变，对于电能质量的影响主要是电压波形质量。 谐波分析和计算是一项基础工作，不仅公共电网对公共连接点电压波形畸变率和注入谐波电流大小有要求，地铁负荷本身也需要较好电源电压波形。
2. 课题关键问题和重难点
城市地铁轨道交通高速发展，其供电系统日益庞大，设备种类不断增加，其电能质量主要受到以下几个方面的影响：
(1)大功率的整流、变频设备及电力电子器件的应用，会带来如谐波、电压波动及闪变等问题
(2)长距离电缆线路带来的充电无功返送高峰运营小时感性无功的大量输出，导致功率因数较低
3. 国内外研究现状（文献综述）
《地下铁道供电》主要介绍地铁供电系统的构成和功能，从系统上划分主要有两大系统构成--牵引供电系统和供配电供电系统，前者为电动列车快速、安全运行服务；后者为保证旅客有良好的旅行环境服务，两者相辅相成、缺一不可；最后解释了几个热点问题和牵引供电计算和直流短路计算。
本设计主要研究地铁供电系统电能质量的评估问题，即主要研究牵引供电系统的电能质量问题。电能质量需要先通过电子仪器进行监测，获得电能的最原始的数据，如：电压、电流、频率等等，由于地铁供电系统的电能质量影响因素有很多，如地铁机车所使用的大功率电动机启动时产生冲击性负荷，因此而产生电压偏移；长距离电缆线路带来的充电无功返送高峰运营小时感性无功的大量输出，导致功率因数较低；系统内部过电压如供电系统大量的电容、电感谐振产生的谐振过电压及断路器分合闸产生的操作过电压；由于地铁机车使用直流电源而使用整流器，因此产生的谐波会影响整个地铁供电系统等稳定性，谐波的影响是所有因素中最大的，所以本课题着重对地铁供电系统谐波的测量、分析以及解决方法进行讨论。
首先，通过《电力系统谐波》一书了解到谐波的产生、传播和控制问题。谐波一词起源于声学领域，指的是弦或空气柱以一定的频率震动，这个频率额是基频的整数倍。交流电力系统中谐波分量的定义为系统中畸变周期波形的正弦分量，它们的频率是系统基波频率的整数倍。《电力系统谐波》给出谐波的定义，介绍谐波问题的起因，总结谐波效应在不同情况下给居民用户、商业用户以及工业用户带来的各种不利影响，给谐波建模时应该考虑的相关方面问题和行业建议，接着论述无源滤波器的工作原理和设计方法，最后给出 谐波波形畸变引起的变压器和旋转电机等电气设备功率损耗的关键因素。
4. 研究方案
（1）阅读理解《电力系统谐波分析》一书完成对谐波概念的理解和问题的理解
（2）阅读《地下铁道供电》理解地铁系统谐波问题的来源
（3）从中国知网上下载城市地铁供电系统的原始数据建立模型，并用MATLAB进行仿真运算
5. 工作计划
3月12日完成翻译与开题报告，理解整个课题并完成对整个课设框架的设计
3月20日完成对电能质量概念的理解和解决办法，即阅读理解完毕《地下铁道供电》、《电能质量分析与控制》、《电能质量》，完成对课题背景的全面研究
4月1 日完成对城市地铁谐波问题来源、影响和谐波滤波技术的专业研究，即理解《电力系统谐波分析》与《地下铁道供电》
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