[發明專利]一種牽引供電系統的電磁暫態模型

有效

• 申請號: 201711362175.7
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108287936B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 李潤秋;閻華;羅迪;徐翌征;張星;王峰;張艷;王藝璇;徐得超;彭紅英;孫麗香;王祥旭;劉敏;穆清;陳緒江;徐樹文;鄭偉杰;劉子新;王玭;李小龍;吳紹華;程昱;田鵬飛;喬小敏;牛琳琳;王躍;高敏麗;吳廣祿;吳暢
• 申請（專利權）人: 國網陜西省電力公司經濟技術研究院;中國電力科學研究院有限公司;國家電網公司
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F113/04
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供了一種牽引供電系統的電磁暫態模型，包括第一機車電磁暫態模型、第二機車電磁暫態模型、牽引網傳輸線耦合模型和牽引變電所電磁暫態模型。本發明的牽引網傳輸線耦合模型詳細且精確的模擬了牽引網的傳輸線路，且考慮了牽引網的傳輸線路之間的相互耦合關系，模擬了各子線路之間的相互影響，更客觀地反映了線路的實際運行情況，進而避免了對牽引供電系統的運行特性的影響；機車電磁暫態模型能夠對機車內部存在的變壓、整流和穩壓分別進行模擬，提高了機車本身模擬的準確性，本發明提供的牽引供電系統的電磁暫態模型能夠實驗室中再現機車的運行特性，為后續進行繼電保護、電能質量及其補償方面的影響打下良好的基礎。

技術領域

本發明涉及電力電子領域，具體設計一種牽引供電系統的電磁暫態模型。

背景技術

現代電力牽引都以公用電網配電，實質上是取經過變換的單相交流電。在我國，鐵路用的是頻率50Hz、額定電壓為27.5kV或2×27.5kV的單相交流制。牽引供電系統結構框圖如圖1所示，其主要包括電力系統、輸電線、牽引變電所、牽引網和機車。

通常將給牽引供電系統供電的電力系統(一般是三相電力系統)稱作外部電源或者一次系統。牽引變電所通過輸電線獲取電力系統的電能，是三相電力系統和單相牽引供電系統的連接樞紐，將外部電源提供的電能形式轉換為電力牽引及其配套的供電方式所使用的電能形式，并且能夠對其進行操作，為機車及其牽引傳動系統運行提供電能保障。在牽引變電所中，最關鍵的部件是牽引變壓器。牽引變電所將110kV或者220kV的進線電壓經由牽引變壓器降壓為27.5kV或55kV后，通過牽引網送往機車。牽引網包括饋(電)線、接觸網、軌(地)、回流線，其能夠完成對機車的配電任務。由饋線將電能從牽引變電所引向電氣化鐵路，經由牽引網完成對電力機車的供電。

現有技術中用于模擬牽引供電系統的通常是牽引供電系統的機電暫態模型，牽引供電系統的機電暫態模型由高壓(如220kV等電壓等級)三相電網通過牽引變壓器將高電壓轉為中壓(例如27.5kV)，經過牽引網的傳輸線將電能傳輸至機車運行的節點，其中牽引網傳輸線用的是PI型線路模型，機車模型是用等效的電阻或電流源進行模擬，并且該電阻或電流源直接連接在牽引網節點上，因此，牽引供電系統的機電暫態模型存在以下問題：1)牽引網的傳輸線路并未被詳細而精確地模擬，尤其是各子線路(一回牽引網傳輸線由多條子線路組成)之間的相互耦合關系亦未考慮，這些因素會在機電暫態模型仿真中帶來誤差，甚至影響牽引供電系統的運行特性；2)機車內部存在的變壓過程和控制模塊沒有被模擬，導致機車模型本身不準確，從而導致牽引供電系統機電暫態模型的精確性比較低，不能準確模擬牽引供電系統的特性。

發明內容

為了克服上述現有技術中因機電暫態模型的精確性低且不能準確模擬牽引供電系統特性得不足，本發明提供一種牽引供電系統的電磁暫態模型，其包括機車電磁暫態模型、牽引網傳輸線耦合模型和牽引變電所電磁暫態模型，機車電磁暫態模型包括第一機車電磁暫態模型和第二機車電磁暫態模型，牽引網傳輸線耦合模型包括第一牽引網傳輸線耦合模型和第二牽引網傳輸線耦合模型，第一機車電磁暫態模型通過第一牽引網傳輸線耦合模型與牽引變電所電磁暫態模型連接，第二機車電磁暫態模型通過第二牽引網傳輸線耦合模型與牽引變電所電磁暫態模型連接，通過上述模型得到了牽引供電系統的電磁暫態模型，該電磁暫態模型精確度高，能夠全面客觀的模擬牽引供電系統各個方面的運行特性。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

本發明提供一種牽引供電系統的電磁暫態模型，包括機車電磁暫態模型、牽引網傳輸線耦合模型和牽引變電所電磁暫態模型；

所述機車電磁暫態模型包括第一機車電磁暫態模型和第二機車電磁暫態模型；

所述牽引網傳輸線耦合模型包括第一牽引網傳輸線耦合模型和第二牽引網傳輸線耦合模型；

所述第一機車電磁暫態模型通過第一牽引網傳輸線耦合模型與牽引變電所電磁暫態模型連接，所述第二機車電磁暫態模型通過第二牽引網傳輸線耦合模型與牽引變電所電磁暫態模型連接。