3月25日，四川省科学技术奖励大会在成都举行，来自西南交通大学的“高速铁路供电系统宽频带振荡机理与抑制方法”项目荣获四川省自然科学奖一等奖。这个项目有何特殊之处？项目组为此付出了哪些艰辛努力？四川观察记者采访了项目的第一完成人，西南交通大学智慧城市与交通学院院长、电气工程学院教授何正友。

“我认为我们最大的贡献在于，构建了车网耦合的建模与分析体系。”采访中，何正友为项目作了这样的比喻，“去游乐场玩蹦蹦床，不同的人在蹦蹦床上起跳感觉是不同的。如果人的身高体重和蹦床的弹性不匹配，可能会蹦着不舒服，蹦不起来，甚至，如果弹性太好了，会引发安全事故。同样的道理，高铁的牵引网有不同的特性参数，机车也有不同的特性参数，如果相互之间不匹配，就会出现一些问题。而为了解决这些问题，项目提出的振荡分析理论就把高铁车和网耦合，当做一个整体来分析。”

在我国高铁运行初期，出现过系列不明原因的供电设备振荡故障和机车振荡封锁，制约了高铁的建设和发展，由于车和网通常是由不同部门管理和维护，当时国内外大多孤立的去分析这些振荡，但这种分析方法难以全面揭示和解决振荡问题，加之中国高铁规模大、密度高、且跨区跨网运行，形成了复杂的“多车共网”，导致振荡更为复杂。在这些需求驱动下，何正友教授带领团队，历经十余年，开展了100多个变电所和机车的现场实测，创新车网耦合建模与分析理论。该理论的提出，不仅全面揭示了各种频率的电气振荡现象，也为振荡的抑制提供了技术支撑。

回忆起这段科研往事，何正友说的最多的是“将论文写在祖国的大地上”。在他看来，科研工作者要以国家需求和前沿引领为科研导向。服务于祖国的需要，做真正的科研，才能得到认可。

谈及未来，何正友透露，在他们的研究下，电气振荡这类问题已经有了清晰的理论依据和解决方案。下一步，他和他的团队还将在电气化交通与能源电力系统融合及安全等方面展开更加深入的基础理论研究。为国家的双碳目标及人才培养做出更大的贡献。

高速铁路供电系统宽频带振荡机理与抑制方法

我国高铁运行初期，出现了系列不明原因的供电设备故障和机车振荡封锁，制约了高铁的建设和发展。国外的车、网孤立分析都难以准确给出理论解释。为此，项目组在国家自然基金杰青、重点基金、铁道部重点等项目支持下，历经十余年，开展大量现场实测，发现并凝练科学问题，创新车网耦合建模与分析理论。

构建车网联合的动态链式模型，解析多频率信号在车网耦合系统中的传递规律，构建车网耦合在频率和时间维度的宽频带统一阻抗模型。从系统层面阐明车和网在宽频带的电气耦合关系。

基于统一模型，构建车网耦合系统的振荡能量函数；解析核心控制环导致车网耦合系统特征值在低、中、高频出现负实部的机制，揭示宽频带振荡产生的机理；定义振荡频率灵敏度和振荡阻尼，给出振荡主导参数。实现从单一到复杂多类型振荡机理的分析，突破了宽频带振荡分析难题。

分析了非线性环节与振荡的相互作用关系，发现振荡的动态发展规律；提出“检测、判别、抑制”一体化的车网协同抑制体系。实现了振荡从孤立治理到全寿命周期科学防治的重要提升。

来源|四川观察

转自|电气工程学院