[發明專利]一種電氣化鐵路貫通供電系統的等效方法

在審

• 申請號: 202211439822.0
• 申請日: 2022-11-17
• 公開（公告）號: CN116054126A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 張麗艷;王凡;李澳;牟治鮮;陳偉
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/06
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.一種電氣化鐵路貫通供電系統的等效方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、確定高壓供電線路等值電路，根據兩相高壓供電線路之間存在的電氣耦合關系，結合電路二端口理論，對其進行等值變換；

S2、確定牽引網等值電路，根據接觸網-鋼軌供電網絡圖，結合Carson理論簡化牽引網電路結構，計算等效牽引網基本參數；

S3、確定整個貫通供電系統等值電路，根據貫通供電系統供電結構，結合步驟S1、步驟S2所得部分網絡等值電路，搭建簡化后的貫通供電系統等值電路；

S4、貫通供電系統等值電路等效變換，根據貫通供電系統下的環網供電結構，在外部電源與貫通供電系統的接入點處，運用分裂電勢法，將復雜貫通供電系統環網供電結構轉換成兩端供電網絡結構，并確定功率分點位置，進一步將兩端供電網絡轉變成兩個開式供電網絡。

2.如權利要求1所述的一種電氣化鐵路貫通供電系統的等效方法，其特征在于，所述步驟S1的具體方法為：

定義第一牽引變電所和第二牽引變電所間通過高壓供電線路連接，同時定義第一牽引變電所與高壓供電線路連接的兩個端口分別為A點和B點，第二牽引變電所與高壓供電線路連接的兩個端口分別為C點和D點，高壓供電線路分為高壓輸電線路和高壓回流線路，定義電流由A點流向C點，兩相線路基本參數相同，構建單位長度高壓輸電線路-回流線路電路模型，對電路模型列寫KVL電壓方程：

其中，為A點電位，為B點電位，為C點電位，為D點電位，為A點輸入電流，為C點輸出電流，為A、B兩端口電壓，為C、D兩端口電壓，Y_Z為單相高壓供電線路對地自導納，Z_Z為單相高壓供電線路等值自阻抗，求解后得到端口電壓電流關系表達式：

根據二端口網絡理論將Y參數電路模型采用T參數描述端口的外特性：

其中，det(Y_ZZ)表示Y_ZZ參數矩陣的行列式；

當高壓供電線路為架空線時，需考慮兩相線路間互導納Y_ZM，單位長度架空線T參數矩陣T_ZZ-O：

當高壓供電線路為電纜時，由于電纜屏蔽層作用，兩相電纜間不存在互容，單位長度電纜T參數矩陣T_ZZ-C＝T_ZZ；

可得單位長度高壓供電線路T參數矩陣T′_ZZ：

根據指定線路長度L?km進行T參數二端口級聯，級聯后得到整條高壓供電線路T參數矩陣

根據T參數矩陣與π型等值電路的關系，將高壓供電線路進一步轉化為π型等值電路模型：

其中，表示參數矩陣的行列式。

3.如權利要求2所述的一種電氣化鐵路貫通供電系統的等效方法，其特征在于，所述步驟S2的具體方法為：

根據Carson理論確定等效牽引網單位長阻抗z_C：

其中，z_T為接觸網-地回路單位長阻抗，z_R為鋼軌-地回路單位長阻抗，z_TR為接觸網-地回路和鋼軌-地回路間單位長互阻抗；

在得到等效牽引網單位長阻抗的基礎上，考慮等效牽引網線路的單位對地電容C_C：

C_C＝C_T+C_TR

其中，C_T為接觸線單位長度對地電容，C_TR為接觸網和鋼軌之間單位長度互電容；

根據指定牽引網長度l₁km，計算對應牽引網阻抗Z_C、導納Y_C：

其中，f為50Hz工頻。