[發明專利]一種基于短路工況下牽引供電系統彈性恢復力評估方法

在審

• 申請號: 202211614618.8
• 申請日: 2022-12-15
• 公開（公告）號: CN115859654A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 羅培;韓琴
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02J3/00;G06F111/04;G06F113/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是一種基于短路工況下牽引供電系統彈性恢復力評估方法，該方法主要包括：通過上下限閾值約束，提出以供電臂電壓彈性恢復力最大為目標函數，建立牽引供電系統彈性恢復模型來對高速鐵路牽引供電系統進行彈性恢復力評估與分析，從而準確掌握牽引供電系統發生短路故障后的彈性恢復狀態，提高高速鐵路運行過程中的安全性，基于馬爾可夫蒙特卡洛模擬方法得到得到彈性恢復力評估結果與評價參數，最后分析對比短路工況場景下的不同彈性恢復策略，采用粒子群算法計算不同運行恢復策略下的彈性恢復力指數最優值。利用本發明所述方法可以評估牽引供電系統在遭受沖擊事件發生短路故障后的恢復能力，為高速鐵路調度人員及時調整系統運行方案提供參考。

技術領域

本發明涉及電氣化鐵路領域，涉及牽引供電系統的彈性恢復力評估領域。

背景技術

隨著電氣化鐵路的快速發展，高速鐵路行車密度大、牽引功率大等原因而帶來的小概率一高風險的極端事件不斷增加，沖擊事件導致高速鐵路牽引供電系統發生各種故障，造成供電中斷，其發生地點、發生頻率、故障影響程度難以預測，若搶修不及時會造成極大的經濟損失，對系統的正常運行造成了嚴重干擾。為了評估牽引供電系統在遭受沖擊事件發生故障后的恢復能力，系統恢復力可以理解為系統在受到沖擊事件而發生故障時，及時采取多種有效故障恢復措施盡可能減小損失并在最短時間內恢復到安全運行范圍的能力，彈性恢復力評估方法能從已遭受的擾動中汲取經驗教訓，為預防或減輕沖擊事件帶來的危害提供參考。

目前國內外彈性評估在電力系統領域已有了一些研究，例如在電網、微電網、配電系統等領域有一定的應用研究，但目前關于彈性恢復力在電氣化鐵路的應用研究還處于初級階段，所以一套符合牽引供電系統特點的彈性恢復力評估指標體系是值得研究的問題。

發明內容

本發明的目的主要是提供基于短路工況下牽引供電系統彈性恢復力評估方法，此方法可以評估牽引供電系統在遭受沖擊事件發生故障后的恢復能力，也可以用于為牽引供電系統合理調度規劃建設提供參考建議。

為實現上述目的，其主要步驟包括：

收集沖擊事件后牽引網發生故障的位置和短路故障類型的信息；

利用馬爾可夫蒙特卡洛仿真模擬系統在短路故障工況下的運行狀態

定義供電臂電壓彈性恢復力評估指標；

構建牽引供電系統彈性恢復力模型；

提出短路故障工況下的彈性恢復策略，通過粒子群算法求解不同恢復策略下的最優值；

最終得到牽引供電系統彈性恢復力評估指標數據，分析牽引供電系統的彈性恢復能力。

作為本發明的進一步改進，數字化變電所綜合自動化系統相關設備可識別故障位置及類型，倒閘操作實現對故障點的隔離，當牽引網的饋線斷路器自動重合閘后系統的非故障區恢復供電，電壓電流恢復到正常運行水平，表示牽引供電系統實現自愈功能；當重合閘失敗，表示發生永久性短路故障，判斷牽引網故障區段和短路故障類型，收集供電臂電壓、電流、功率數據，獲得短路故障對牽引供電系統的影響程度和故障概率λ。

考慮到故障位置的隨機性，馬爾可夫蒙特卡洛方法對數據進行隨機抽樣，輸入系統參數，定義采樣次數N次，將系統運行分為兩種狀態，一種為正常運行狀態，一種為故障狀態，λ為系統在短路故障工況下的故障概率，T為系統故障恢復到最低安全運行狀態的時間；在[0，1]中抽取隨機數θ，系統狀態在以下兩種狀態中轉移：

式中，0表示故障狀態，1表示正常運行狀態；

系統在故障和正常運行狀態兩個狀態進行轉移，狀態0和狀態1之間的轉移率λ是短路工況場景下的故障率，狀態1和狀態0之間的轉移率μ是實施彈性恢復策略下的彈性恢復率。則系統狀態轉移概率為：