در میان انواع سیستم های حمل و نقل (دریایی، هوایی، ریلی و جاده ای) سیستم حمل و نقل ریلی برقی به دلیل اقتصادی بودن، سازگاری با محیط زیست، اعمال آن در شرایط خاص و كمیت بالا برای جابجایی مسافران زیاد بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این امر به معنی سرمایه گذاری در زیرساختارهای ریلی پیشرفته و همچنین به روز رسانی و برقی سازی تأسیسات موجود می باشد و البته به عنوان یک معیار توسعه پایدار در كشورها محسوب می شود.
استاندارد سیستم برق رسانی راه آهن، به صورت تكفاز با ولتاژ متناوب 25 كیلو ولت وفركانس 50 هرتز با ساختار اتوترانسفور ماتوری، در بین كشورهای دنیا پذیرفته شده است. لذا ماهیت تك فاز بودن شبكه و لكوموتیوهای برقی وهمچنین میزان قابل توجه بودن مصرف آنها، باعث ایجاد عدم تعادل، اعوجاجات هارمونیكی و مصرف توان راكتیو زیاد در شبكه سه فازه تغذیه كننده، آنها می شود. برای مقابله با اغتشاشات و بهبود كیفیت توان در راه آهن برقی روش های متعددی پیشنهاد شده است، كه استفاده از ادوات FACTS، برای بهبود آن مناسب ترین گزینه می باشد.
در فصل اول این پایان نامه هدف، پیشینیه تحقیق و روش كار مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل دوم ساختار كلی شبكه برق رسانی راه آهن شامل پست تراكشن اصلی، شبكه انتقال بالاسری (OCS)، پست های اتوترانسفورماتوری (ATP,SP) مدار قدرت لكوموتیوهای بررسی و پدیده عدم تعادل بار و روش های معمول جبران سازی آن با هم مقایسه شده است. در فصل سوم STATCOM و نمونه هایی از كاربردهای آن در راه آهن سایركشورهای دنیا معرفی و در ادامه روش های كنترلی آن نظیر تئوری قدرتمند توان اكتیو و راكتیو لحظه (P-Q)، بطور كامل بحث شده است. در فصل چهارم مدل سازی دقیق و جامع شبكه الكتریكی راه آهن برقی اعم از نیروگاه، خط انتقال فشار قوی 230 كیلو ولت، پست كشش اصلی، شبكه انتقال بالاسری (OCS)، پست های اتوترانسفورماتوری (ATP,SP) و مدار قدرت لكوموتیو تشریح شده است. به عنوان نمونه راه آهن برقی تهران – كرج – هشتگرد كه توسط یک خط انتقال دو مداره از نیروگاه منتظر قائم تغذیه می شود در محیط نرم افزار PSCAD/EMTDC شبیه سازی شده است. در ادامه نتایج با مقالات مشابه، كه درآنها اندازه گیری های عملی انجام شده، مقایسه شده است. در نهایت در فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهادات ارائه شده است.
در پیوست (الف) پارامترها و جداول فنی ترانسفورماتورها و در پیوست (ب) محاسبات مربوط به مدل سازی شبكه بالاسری ارائه شده است.
