[发明专利]一种基于列车运行图的牵引负荷建模方法

权利要求书

1.一种基于列车运行图的牵引负荷建模方法，其特征在于包括如下步骤：

1）以列车运行图的发车间隔为一个周期，在一个周期内，以每5秒为一个间隔，每个时间间隔取其中1秒在牵引变电所25kV侧加入一个电压扰动，然后恢复电压，通过牵引网潮流计算或实测数据得到每个供电臂各个时刻的电压、功率随时间变化的值，步长为0.01秒；

2）根据列车运行图使用查表-插值的方法计算列车的位置和速度，得到每个供电臂上的列车运行数量和速度；

3）将一个供电臂上的每辆列车等效为一个感应电动机模型，描述牵引网上各机车的牵引传动部分，机车牵引回路中的无功部分和牵引供电系统的线路阻抗上的消耗等效为一个静态指数模型；

4）将一个供电臂上的多个感应电动机模型并联为一个等效的感应电动机模型，由于机车型号相同，所以等效模型的等值惯性常数不变，励磁电抗相当于n台感应电动机励磁电抗值并联，机械转矩Tm与列车数量成正比，即：

式中：——感应电动机励磁暂态电抗

——并联感应电动机等值励磁暂态电抗

——感应电动机机械转矩

——并联感应电动机等值机械转矩

——列车数量；

5）根据步骤1）中得到的数据，利用粒子群算法对并联感应电动机模型加静态指数模型进行参数辨识，建立牵引负荷模型；

6）根据步骤5）中辨识得到的参数对负荷模型仿真功率与实测数据进行对比，验证模型的正确性。

2.根据权利要求1所述的一种基于列车运行图的牵引负荷建模方法，其特征在于所述的步骤3）静态指数模型具体描述如下：

式中：——静态有功功率值；

——静态无功功率值；

——稳态有功功率值；

——稳态无功功率值；

——稳态电压值；

——电压值；

——有功功率指数，待辨识；

——无功功率指数，待辨识。

3.根据权利要求1所述的一种基于列车运行图的牵引负荷建模方法，其特征在于所述的步骤4）并联感应电动机模型具体描述如下：

状态方程：

电动机负荷吸收的功率为：

式中：——并联感应电动机等值励磁暂态电抗

——同步电抗

——暂态时间常数

——惯性时间常数

——转子转速；

——同步转速；

——并联感应电动机等值机械转矩

——感应电动机暂态电动势

——感应电动机转子旋转角度

——动态有功功率

——动态无功功率

。

4.根据权利要求1所述的一种基于列车运行图的牵引负荷建模方法，其特征在于所述的步骤5）并联感应电动机模型加静态指数模型的描述如下：

式中：——动态有功功率

——动态无功功率

——静态有功功率值

——静态无功功率值

——总有功功率

——总无功功率。

5.根据权利要求1所述的一种基于列车运行图的牵引负荷建模方法，其特征在于所述的步骤5）粒子群算法的描述如下：

它的进化方程可描述为：

式中：——微粒的当前位置

——微粒的当前飞行速度

——微粒所经历过的具有最好适应值的位置

、——加速常数，通常在0~2之间

、——两个相互独立的随机函数

基本粒子群算法的流程如下：

1）依照初始化过程，对微粒群的随机位置和速度进行初始设定； 

2）计算每个微粒的适应值； 

3）对于每个微粒，将其适应值与所经历过的最好位置的适应值进行比较，若较好，则将其作为当前的最好位置； 

4）对每个微粒，将其适应值与全局所经历的最好位置的适应值进行比较，若较好，则将其作为当前的全局最好位置；

5）根据方程对微粒的速度和位置进行进化； 

6）如未达到结束条件（通常为足够好的适应值或达到一个预设最大代数 ），则返回步骤2）。