文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
基于信息熵原理的电气化铁道概率谐波研究
姓名:徐俊
申请学位级别:硕士
专业:电力系统及其自动化
指导教师:程浩忠
20090201
上海交通大学硕士学位论文
基于信息熵原理的电气化铁道概率谐波研究

摘要
电气化铁道在给交通带来方便、快捷、环保的同时也对电网带来
了新的挑战。由于电力机车采用单相整流牵引技术,它所引起的谐波
电流通过架空接触线流入周边电网,带来不可忽视的电能质量问题。
本文建立了机车、牵引网到电力系统的概率谐波模型,利用基于
信息论的最大熵法来分析概率谐波样本,突破了基于最小二乘法原理
的多项式逼近方法拟合概率密度函数的局限,并且结合蒙特卡罗法进
行概率模拟,避免了用解析方法求取谐波概率分布的复杂运算过程,
是概率谐波研究的一种新的尝试。
首先,在对比传统概率密度函数计算方法的基础上深入分析了基
于信息论的最大熵法,推导了利用最大熵原理来拟合概率密度函数的
计算公式和方法,为求取谐波 95%概率大值和分析机车谐波的概率特
征提供了准确有效的工具。
其次通过分析交直电力机车的控制系统,建立了适用于概率计算
的机车主电路模型,考虑了机车运行中的多个随机因素;基于多端口
降阶方法分析了牵引网谐波特性,实现了对电气化铁道牵引网的建
模;以蒙特卡罗法模拟计算电气化铁道随机谐波电流,利用最大熵原
理分析谐波电流的概率特征。
在概率模型的基础上分析了地区电网谐波潮流计算的三相不对
I
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称方法,建立了包含电气化铁道牵引负荷的电力系统谐波潮流计算模
型。以电气化铁道注入 110kV 供电母线的谐波电流为谐波源分析评
估谐波对地区电网的影响。
最后针对京沪电气化铁道南翔牵引变电站牵引区段以及其所在
的地区电网作了实例计算分析。

关键词:最大熵法,电气化铁道,概率谐波,ATP 仿真,多端口降阶
方法,不对称谐波潮流
II
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THE STUDY OF PROBABILISTIC HARMONICS OF
ELECTRICAL RAILWAY BASED ON MAXIMUM
ENTROPY METHOD

ABSTRACT
As a modern transportation tool, Electrical railway has brought along
a great benefit to the economy as well as challenges to power system,
especially the problems of safety operation threatened by harmonics from
electrical otives.
This paper utilizes Maximum Entropy method to analyze the
probabilistic harmonic model. Combined with Monte Carlo method,
Maximum Entropy method can avoid both the weakness of Cubic
Polynomial Fitting method and plexity of Analytic Method,
which is a new experiment for probabilistic harmonic study.
Firstly, the Maximum Entropy method based on information theory is
introduced, the formulae and practical method are deduced for fitting
probabilistic density function, which offer an effective tool for calculating
95% probabilistic value and the probabilistic characteristics.
Secondly, by analyzing the control system of a typical AC-DC drive
model otive, a mathematic model for probabilistic calculation is
established, considering a set of p