第43卷第8期2023年8月电力自动化设备ElectricPowerAutomationEquipmentVol.43No.8Aug.2023牵引供电系统异常扰动在线识别与评估算法余家萌，胡海涛，陶海东（西南交通大学电气工程学院，四川成都611756）摘要：牵引供电系统中的异常电气扰动产生的暂态／稳态的过电压、过电流具有特征相近、频率分开范围大、捕捉困难等特点，造成扰动事件的类型判定与扰动的关键模态、参数辨识困难。因此，提出一种基于奇异谱分析和Hilbert变换的扰动特征提取算法，实现了对不同异常扰动类型的在线快速识别；改进了总体最小二乘求解的旋转不变技术参数估计（TLS-ESPRIT）算法以精确获取扰动的关键模态参数，并根据各扰动的特征及扰动的关键模态参数定义了扰动严重程度评估指标；利用上述算法对仿真数据和现场实测数据进行验证，结果表明所提算法可以有效、快速地识别牵引供电系统异常扰动类型并对其严重程度进行评估。关键词：牵引供电系统；异常扰动识别；奇异谱分析；Hilbert变换；TLS-ESPRIT算法；严重程度评估中图分类号：TM922文献标志码：ADOI：10.16081/j.epae.2022120210引言近年来，随着大量交直交的新型电力机车和动车组（以下统称动车组）投入运行，交直型机车带来的低次谐波电流含量高、功率因数低等问题得到了改善。但是，新型动车组牵引变流器的开关频率更高，响应速度更快，控制拓扑更复杂，特征谐波宽频化；加之动车组运行速度更快、功率更大、频繁过电分相等，导致因机车与牵引供电网（后文简称车网）系统参数不匹配带来的各类异常电气扰动事件频繁发生。例如：2011—2016年间，江苏徐州枢纽所低频振荡月平均次数高达50次，平均最低波动电压达7412.8V，严重影响了铁路的正常运行［1］；2011年5—9月，沈阳铁路局管内沈山线大虎山、双羊店等牵引变电所，由于交直交型动车组自身产生的高次（27次）谐波与经过牵引供电系统线路引起的谐波谐振过电压导致电容器熔丝熔断［2］；2011年初，京沪高铁先导段上CRH380AL动车组由于47~55次谐波电流放大，造成车顶避雷器烧损［3］。这些异常电气扰动事件不仅损毁供变电设备带来了巨大的经济损失，还严重威胁了电气化铁路的安全运行。因此，如何对牵引供电系统中潜在的异常电气扰动事件进行精确分类、参数识别、危害评估具有重要的理论价值和现实需求。目前，扰动识别可以通过数据驱动的方式进行分类，一般包含2个步骤：首先采用傅里叶变换［4‐5］、小波变换［6］、S域变换［7］、希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huan...
