[發(fā)明專利]基于牽引供電系統(tǒng)諧波諧振的運(yùn)行穩(wěn)定性評估方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010610499.3
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111967708A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯啟方;王繼來;陳民武;宮衍圣;陳乃海;郭強(qiáng);王麗霞;陳垠宇;王洋;劉洋;巨軒同;葛駿翔;郭一然;靳松;王韞志;彭偉;林志海
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06F17/18;H02J3/00
• 代理公司: 北京開陽星知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11710
• 代理人: 安偉

本公開涉及一種基于牽引供電系統(tǒng)諧波諧振的運(yùn)行穩(wěn)定性評估方法和裝置，該方法包括建立牽引供電系統(tǒng)諧波導(dǎo)納矩陣、電力機(jī)車運(yùn)行圖數(shù)據(jù)庫以及第一類型電力機(jī)車的諧波概率密度函數(shù)，并計(jì)算其分布函數(shù)；基于電力機(jī)車運(yùn)行圖數(shù)據(jù)庫，得到電力機(jī)車的節(jié)點(diǎn)電壓，修正切面電流向量，并保存入牽引計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)庫；基于第一類型電力機(jī)車的分布函數(shù)，確定諧波電流，并將電力機(jī)車作為諧波注入電流源；基于電力機(jī)車運(yùn)行圖數(shù)據(jù)庫，得到牽引供電系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的牽引網(wǎng)諧波電壓分布和諧波電流分布；基于牽引計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)庫，獲取各節(jié)點(diǎn)各次諧波電流，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)處的牽引網(wǎng)對電力機(jī)車注入諧波電流的放大倍數(shù)，在放大倍數(shù)大于預(yù)設(shè)放大倍數(shù)閾值時(shí)，發(fā)出諧波諧振報(bào)警信號。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及電氣化鐵路牽引供電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于牽引供電系統(tǒng)諧波諧振的運(yùn)行穩(wěn)定性評估方法和裝置。

背景技術(shù)

近年來電氣化鐵路里程飛速發(fā)展，電力牽引是各種運(yùn)輸方式中能夠以電代油的動(dòng)力牽引方式，其能源優(yōu)勢十分明顯。

高速鐵路運(yùn)營規(guī)模的快速增長，導(dǎo)致車-網(wǎng)耦合匹配關(guān)系不佳引起的牽引網(wǎng)諧波諧振問題凸顯，影響列車控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題或者至少部分地解決上述技術(shù)問題，本公開提供了一種基于牽引供電系統(tǒng)諧波諧振的運(yùn)行穩(wěn)定性評估方法和裝置，以在設(shè)計(jì)階段預(yù)測潛在的諧波諧振問題，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，從而有利于評估并改善實(shí)際運(yùn)行過程中由于諧波諧振問題而引發(fā)的電力機(jī)車運(yùn)行不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

本公開提供了一種基于牽引供電系統(tǒng)諧波諧振的運(yùn)行穩(wěn)定性評估方法，該運(yùn)行穩(wěn)定性評估方法包括：

基于線路基本參數(shù)，建立牽引供電系統(tǒng)諧波導(dǎo)納矩陣；

建立電力機(jī)車運(yùn)行圖數(shù)據(jù)庫；

建立第一類型電力機(jī)車的諧波概率密度函數(shù)，并計(jì)算對應(yīng)的分布函數(shù)；

基于所述電力機(jī)車運(yùn)行圖數(shù)據(jù)庫，確定電力機(jī)車的節(jié)點(diǎn)電壓初始值，求解并更新節(jié)點(diǎn)電壓，直至所述節(jié)點(diǎn)電壓誤差滿足預(yù)設(shè)精度要求；修正切面電流向量，并保存入牽引計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)庫；

基于第一類型電力機(jī)車的分布函數(shù)，確定滿足預(yù)設(shè)置信度閾值的預(yù)設(shè)次諧波電流，并將電力機(jī)車作為諧波注入電流源；預(yù)設(shè)次諧波在諧波次數(shù)上限內(nèi)；

基于所述電力機(jī)車運(yùn)行圖數(shù)據(jù)庫，分別確定牽引供電系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓初始值，求解得到牽引供電系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的牽引網(wǎng)諧波電壓分布和諧波電流分布；

基于牽引計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)庫，獲取各節(jié)點(diǎn)各次諧波電流，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)處的牽引網(wǎng)對電力機(jī)車注入諧波電流的放大倍數(shù)，并在所述放大倍數(shù)大于預(yù)設(shè)放大倍數(shù)閾值時(shí)，發(fā)出諧波諧振報(bào)警信號。

可選的，基于線路基本參數(shù)，建立牽引供電系統(tǒng)諧波導(dǎo)納矩陣包括：

輸入包括牽引變壓器接線方式、外部電源短路容量、供電臂長度L、單位距離牽引網(wǎng)阻抗矩陣Z和導(dǎo)納矩陣Y在內(nèi)的線路基本參數(shù)；

基于所述線路基本參數(shù)，通過輔助公式計(jì)算得到長度為L的牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)網(wǎng)鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)諧波導(dǎo)納矩陣Y_L(h)，輔助公式與諧波導(dǎo)納矩陣分別如下所示：

式中，假設(shè)供電臂中導(dǎo)體數(shù)為m，構(gòu)成牽引網(wǎng)骨架的平行多導(dǎo)體傳輸線被橫向并聯(lián)導(dǎo)納元件切割成了不同的均勻段,可以按牽引網(wǎng)上橫向并聯(lián)元件的自然切割來劃分均勻段，即在橫向并聯(lián)元件處設(shè)定一個(gè)切面,將整個(gè)供電臂用N個(gè)切面分割。Z₁、Z₂、…、Z_N-1為兩個(gè)相鄰切面之間的支路阻抗矩陣(m×m階)，并聯(lián)導(dǎo)納元件Y₁、Y₂、…、Y_N為各個(gè)切面上各導(dǎo)線之間的導(dǎo)納矩陣(m×m階)。