[發明專利]一種計及弓網二次燃弧影響的高鐵車-網模型建立方法

有效

• 申請號: 201710421990.X
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107315859B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 劉志剛;宋小翠;黃可
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張輝

本發明提出了一種計及弓網二次燃弧影響的高鐵車?網模型建立方法，其步驟包括：1)推導牽引網單位長度鏈式集總π型網絡矩陣參數，建立牽引網單位長度集總π型鏈式參數模型；2)針對CRH2動車組，建立包括車頂高壓電纜、車體、接地系統三個部分的動車組回流回路模型；3)結合動車組實際運行過程中車體、鋼軌、牽引網三者間相對位置分布及電氣參數關系；4)建立實際動車組運行工況下二次燃弧影響的車?網分析模型。本發明所建立的模型更有效分析弓網多次燃弧對整個牽引供電回路的電氣影響，同時也可推廣用于牽引供電系統中其它運行工況如過分相，列車出站、進站等建模及其對整個電力系統影響的研究。

技術領域

本發明涉及高速鐵路牽引網-動車組回路建模及弓網二次燃弧分析領域，特別是一種計及弓網二次燃弧影響的高鐵車-網模型建立方法。

背景技術

我國高速鐵路多采用AT全并聯供電方式，該方式下牽引網線路交錯，形成復雜電氣拓撲結構。動車組高速運行過程中，由于弓網振動、地面不平順等原因，會伴隨弓網多次燃弧，其產生的畸變的暫態電壓可能危害動車組及牽引網安全運行。因此，建立與實際運行工況相對應的動車組運營模型，需要同時考慮牽引網和動車組之間的相對位置關系及電氣聯系。

目前，針對動車組運行中出現的問題如過分相、升降弓等研究，多集中于弓網接觸點的建模，簡化牽引網及動車組模型，不能完整反映實際牽引供電回路。而針對牽引網鏈式參數模型則主要用于牽引網線路電氣量變化研究，忽略實際動車組接地系統模型。針對弓網多次燃弧或電火花現象，國內外則主要集中于電弧特性及數學建模研究，少有針對弓網電弧實質對整個牽引網及動車組的影響分析。因此，根據實際動車組運行工況，考慮二次燃弧影響，建立完整的車-網分析模型很有必要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種計及弓網二次燃弧影響的高鐵車-網模型建立方法，建立的模型更有效分析弓網多次燃弧對整個牽引供電回路的電氣影響，同時也可推廣用于牽引供電系統中其它運行工況如過分相，列車出站、進站等建模及其對整個電力系統影響的研究。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種計及弓網二次燃弧影響的高鐵車-網模型建立方法，包括以下步驟：

步驟1：建立牽引網鏈參數模型

步驟1.1：基于MTL(Matrix Template Library，矩陣模板庫)理論思想，對于n+1導體構成的多導體傳輸線，建立MTL矩陣形式方程，由傳輸線始端z＝0處、終端處約束關系，得傳輸線兩端n個電壓V(0)、n個電流I(0)相量與n個電壓n個電流相量間關系式：

式中，為MTL的鏈參數矩陣；V、I均為n×1列向量，分別為n個傳輸導線上的電壓、電流；上式各子陣計算結果為：

式中，Z、Y均為n×n矩陣，分別為n個傳輸導體單位長度阻抗、導納矩陣，且均為對稱矩陣；分別為鏈參數矩陣的特征阻抗矩陣、特征導納矩陣；

步驟1.2：采用廣義戴維南等效定理，將2n端口等效為集總π型結構，根據集總π型結構端口對應電路拓撲，推導單位長度的n+1個多導體集總π型結構電路中鏈式參數矩陣為：

步驟1.3：根據我國250km/h運營速度的高鐵AT牽引網線路安裝數據，結合復鏡像法對牽引網上下行各導線單位長度阻抗矩陣、導納矩陣進行計算，代入上式(2)、式(3)，得到單位長度牽引網MTL鏈式集總π型網絡模型；

步驟2：根據CRH2動車組結構及接地系統設置，建立包括車頂高壓電纜、車體、接地系統三個部分的CRH2動車組接地回流回路模型；