[發明專利]一種電氣化鐵路牽引網阻抗計算方法

有效

• 申請號: 201610042254.9
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105653818B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 鄧云川;劉志剛;黃可
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司;西南交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 王建國

一種電氣化鐵路牽引網阻抗計算方法，不僅能獲取精確的牽引網阻抗參數，還能獲取牽引網各導體的電流分配系數，在AT牽引供電系統段中回路阻抗計算中可得到整個系統精確解。本發明在計算中考慮了所有參與傳輸和回流的導體，首先將牽引網系統中導體按照傳輸和回流功能進行分類；然后，由參與傳輸和回流的不同導體兩兩構建回路，針對每一個回路，根據構成該回路的各導體半徑和空間相對距離參數推導計算出各回路的自阻抗以及不同回路間的互阻抗，通過求解由各回路自阻抗和互阻抗構成的阻抗矩陣得到各回路的電流分配系數，進而得到系統綜合阻抗，以此計算獲得帶回流線直接供電方式和AT供電方式長回路阻抗。

技術領域

本發明涉及電氣化鐵路牽引網電氣參數的計算，計算有利于掌握牽引供電系統的性能和確定各導體載流能力的需求。

背景技術

隨著我國高速電氣化鐵路建設、運營的不斷推進，對于高速電氣化鐵路開展相關的基礎理論研究越發緊迫和必要。復雜的牽引供電系統，如全并聯AT供電方式，包括上、下行接觸線、承力索、正饋線、鋼軌、保護線和貫通地線等多條線路，會導致牽引供電系統出現復雜的電磁暫態現象。因此，把握電氣化鐵路牽引網數學模型的精確描述及電氣參數是準確掌握牽引供電系統性能的前提。

目前，牽引網電氣參數的計算普遍采用以Carson理論為基礎的方法。該理論假設牽引網中大地上所有導體均以大地為回流通道，而實際牽引網中并非如此。因此，Carson理論雖能精確計算牽引網的阻抗參數，但難以確定牽引網中各導體的電流分布，無法直接獲取各導體的載流能力需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種電氣化鐵路牽引網阻抗計算方法，不僅能獲取精確的牽引網阻抗參數，還能獲取牽引網各導體的電流分配系數，在AT牽引供電系統段中回路阻抗計算中可得到整個系統精確解。

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案如下：

本發明的一種電氣化鐵路牽引網阻抗計算方法，其特征是：在計算中考慮了所有參與傳輸和回流的導體，首先將牽引網系統中導體按照傳輸和回流功能進行分類；然后，由參與傳輸和回流的不同導體兩兩構建回路，針對每一個回路，根據構成該回路的各導體半徑和空間相對距離參數推導計算出各回路的自阻抗以及不同回路間的互阻抗，通過求解由各回路自阻抗和互阻抗構成的阻抗矩陣得到各回路的電流分配系數，進而得到系統綜合阻抗，以此計算獲得帶回流線直接供電方式和AT供電方式長回路阻抗。

進一步的，本發明的一種電氣化鐵路牽引網阻抗計算方法，包括如下步驟：

①將復雜多導體系統中導體按照傳輸和回流功能進行分類，然后，由參與傳輸和回流的不同導體兩兩構建回路，將復雜多導體傳輸回路系統轉化為多傳輸導體多回流導體回路系統；

②針對多傳輸導體多回流導體回路系統，根據各回路導體的半徑和空間相對距離參數推導計算出各回路的自阻抗以及不同回路間的互阻抗，通過求解由各回路自阻抗和互阻抗構成的阻抗矩陣，得到各回路的電流分配系數，進而得到系統綜合阻抗；

③利用牽引網阻抗拓展計算方法完成帶回流線直接供電方式和AT供電方式的長回路牽引網單位阻抗計算；

④對于AT供電方式的段中回路開展阻抗計算，采用步驟1、2、3構建阻抗矩陣，同時在不考慮磁場轉換回路和電場回流回路之間的互感影響情況下得到磁場轉換回流回路和電場回流回路間初始電流分布，計算各回路的初始電流分配系數和初始系統綜合阻抗，進而計算空間電磁場各回路電壓降；根據AT的變比關系確定空間電磁場回路的電壓降關系，以此作為約束條件檢驗計算出的空間電磁場各回路電壓降結果；如果該結果符合約束條件，則說明各回路的初始電流分配系數和初始系統綜合阻抗為精確解，反之，則調整磁場轉換回流回路和電場回流回路間初始電流分布，根據新的電流分布重復上述計算過程，直到約束條件滿足要求，此時則獲得各回路的電流分配系數和系統綜合阻抗精確解。