A题 高铁牵引供电系统运行数据分析及等值建模
B题 光伏建筑一体化板块指数发展趋势分析及预测
网上关于B题已经有详细相关的论文和思路代码呈现,但A题的相关资料只有“思路“和一个“不准确的FFT求谐波代码“,目前在 上售卖的也只有大同小异的思路和论文,坑已经帮你们踩过了,它们根本不提供实现代码和论文.....
本文只提供简略的思路和结果,需要具体实现代码和答主论文的可以私我,我已经把A题的思路和资料放在网盘里面啦,文件有点大,资料有点多了,大家可以保存下面的图片然后获取哦qwq。
A题是电工杯特色,建议电气、自动化、数统等相关专业选择。
下面给出一个我认为还比较完善的几个A题思路
第一篇文章高屋建瓴地给出思路,可以过一遍大概有个印象。第二篇文章只完成了问题一和问题二的部分小问,但思路质量总体不错,只有谐波分解计算有一点小问题。
下面给出我的部分解答(本论文已获国一)
针对问题一,对给定工况下的电压、电流进行对称分量法分解,绘制序分量图,并对电压,电流不平衡度进行了分析。计算了各工况电流频谱,并根据电能质量评估标准,计算了电流电压不平衡度以及电流总谐波畸变率,讨论了不同运行工况对于电压、电流不平衡度和电流谐波的影响。
针对问题二,通过对瞬时功率进行积分可以得到高速动车组消耗与回馈的能量,分别在车载储能和牵引变电所的再生制动能量利用方案下进行成本、损耗、收益计算,从收益、电能质量可靠性角度对两种方案进行讨论。
针对问题三,结合实测数据分析了动车组在区间的运行过程及其负荷特性,提取 其负荷曲线并建立相应的负荷库。针对牵引负荷的动态特性,应用K-均值聚类模型,线性回归模型建立运行过程的动态负荷模型。在此基础上,结合提供的列车时间等信息,实现了对于高铁牵引变电所电量的精确预测。
针对问题四,提取牵引变电所和牵引负荷包含的特征,建立对应的等值模型,结 合列车运行图和线路参数进行电压和电流的预测值求解,通过与实测电压和电流的误 差比较可以证明等值数学模型的有效性。
给出简略的部分过程,需要代码和论文的看开头。
a.对于三种工况,空载,牵引,制动,分别各取0.2s的时间,绘制出图如下空载电流,牵引电流,制动电流分别如下
三种工况下电流图
三种工况下电压图
求解高速动车组各运行工况下的电压、电流的序分量,需按照对称分量法来求出
电压、电流的正序、负序、零序分量。其具体计算公式如下:
得到如下的序分量图
编辑切换为全宽
三种工况下电压序分量图
三种工况下电流序分量图
根据附录的公式,可以求出负序电压不平衡度,略,给出简略的部分过程,需要代码和论文的看开头哦,结果如下
通过以上分析我们可以得知,电压较为稳定,而空载电流非常不稳定,这是由于作为牵引供电系统的主要负荷,高速动车组负荷具有非线性、单相性、冲击性等特点,因而导致了不对称的情况,使得负序分量增大。
b.绘制电流的频谱图,通过 fft 变换,A、B、C 三相三个 工况共 9 个电流,基波就是这 9 个电流的波形,分别通过 fft 变化求最大的谐波分量幅值及频率,以幅值为优先条件排序取前五个。可得各运行工况电流频谱图如下
(a)空载工况
其他略。
c.在上一问中找到了 9 个电流的 5 个主要谐波,基波就是这 9 个电流的波形,选择基波上某个与坐标轴相交的点带入经验公式可以得到 5 个谐波的波形公式,同样求得各工况电压的谐波波形公式,带入主要谐波进行质量计算,不同工况下的电压电流结果可以看作为一个正交实验,计算畸变率和不平衡度两个指标,并将计算结果作为正交实验结果,不同工况作为影响因素,通过方差分析即可得出运行工况对电压、电流的影响程度。
结果略
2) a.对于全部数据,根据数据绘制电流正序,负序,零序的频谱如下
细节略。
b.计算列车瞬时功率需要用到 U 与 I,分别通过 A、B、C 三相的电压电流相加可以得到不同时刻的 U 和 I 数据,两者相乘就可得到瞬时功率。
略
通过采样频率为20kHz,得出总时间为1560s,通过上图可知,通过boxplot原理去除异常点之后,牵引功率和制动功率的最大时刻为388.6435s、802.3615s。
问题二模型建立与求解
给出简略的部分过程,需要代码和论文的看开头哦。
a.在第一问中我们得到了瞬时功率随着时间的变化曲线,当瞬时功率大于0时做正功,为牵引或者空载状态,当瞬时功率小于0时做负功,为制动状态。回馈电量就是在制动阶段将动能转化为电能,回馈的电能计算可以认为是在制动的情况下动能和势能转换为电能,而消耗的能量是在牵引和空载状态下。我们根据功率的正负来进行细分,分别加入两个数组。
动再生能量利用方案
直接给部分结论:
综合上述两种方案,从经济的层面来看,车载储能方案的超级电容的成本较并网逆变器更高一些,投入的设备成本更大,回本需要的时间更长,而变电所储能方案设备成本低,回本时间快,并且一年的盈利更多。从安全可靠的角度来看,车载储能方案的电能质量更高一些,牵引变电所的的回馈的电能易受谐波和负序零序的影响,导致电能的质量没有车载储能高。从储能利用效率来看,车载储能方案的效率比牵引变电所略低,因此一年的盈利比牵引变电所低一些。因此,若对电能质量要求更高一些,可以选择车载储能方案,若对回本和盈利要求更高一些,可以选择牵引变电所。若对两者没有偏向,可以选择两者并存的方式,一部分到变电所,一部分到超级电容器。
问题三模型建立与求解
给出简略的部分过程,需要代码和论文的看开头哦。
a.根据高铁牵引变电所有功功率实测图,分析可以得出,动车组在区间运行时的负荷特性与其运行过程具有很大的相关性。因而对于动车组负荷的精确建模的关键在于对运行过程中负荷曲线的准确提取。由此可以将运行的过程看成是一完整事件。本文用一种基于。。得出事件如下
略
负荷数据库部分图
问题四模型建立与求解
给出简略的部分过程,需要代码和论文的看开头哦。
牵引变电所将外部 220KV 电网电能转化为 27.5KV 牵引网的电能,通过采用如下图5-18的二次侧中性点抽出式 Scott 接线变压器进行电压等级的改变。
通过推导可以得到以下公式:
由控制示意图可得:
模型分析
本文建立了包含由牵引网馈线、接触网、钢轨、回流线等组成的高速动车组运行 的数学模型,完成了对高铁牵引变电所-牵引负荷的等值建模。该模型能够反应高速 动车组运行的电气特征,模型的电压、电流与实测的电压、电流拟合度较好,具有广泛的运用前景。