[发明专利]一种电气化铁路牵引供电方案优化设计方法

说明书

本发明公开了一种电气化铁路牵引供电方案优化设计方法，通过将牵引变电所、分区所、AT所(若采用AT供电方式)以及开闭所等供电设施的数目、位置和牵引变压器容量设置为优化变量,根据设计性能和要求设置约束条件，确定优化目标函数(例如全线最小供电容量(S_sub)、最小平均功耗(P_loss)、最少工程造价(M)等)，建立满足单目标最优或多目标满意优化的电气化铁路牵引供电系统设计数学模型。利用智能优化算法在约束条件限制域内对所有可能的牵引供电方案进行自动比选，确定符合优化目标的最优方案或满意方案.本发明方法能自动、高效、准确地确定牵引供电设施的数目、位置和变压器容量等设计参数，提高牵引供电设计的精细化水平，降低牵引供电系统建设和运行费用。

技术领域

本发明涉及一种电气化铁路牵引供电方案优化设计方法。

背景技术

作为电气化铁路唯一的供电电源，牵引供电系统在满足给电力机车可靠供电的同时，还应追求高质和高效运行，这就对牵引供电方案精细化设计提出了更高的要求。传统的方案设计过于依赖设计人员专业经验，主要供电设施数量和位置的确定易受主观因素影响，并且有限方案的比选，也缺乏全局寻优能力，难以保证设计容量的最优。近年来国内铁路设计部门先后引进了国际公认牵引供电系统设计软件，例如德国SIGNON公司的ELBAS/WEBANET和IFB公司的OpenPowerNet，利用牵引负荷过程仿真手段，动态计算系统内潮流分布，计算精度和效率均优于之前广泛采用的概率统计法。但上述商业软件核心算法仅能对给定的设计方案进行计算和分析，同样不具备方案自动寻优能力。

牵引供电系统设计的核心问题是确定供电设施的数目、位置和牵引变压器容量，可以通过构建单目标或者多目标寻优数学模型，引入智能优化算法，充分利用了计算机强大的计算和分析能力，使得结果不断的沿着改善方案自动进行，最终收敛于最优方案，其分析比较的范围也是人工选优不可比拟的。

发明内容

本发明的目的就是提供一种电气化铁路牵引供电方案优化设计方法，该方法能自动、高效、准确地确定牵引供电设施的数目、位置和变压器容量等设计参数，减少人工设计中主观判断的不足，克服了有限方案比选的局限，提高牵引供电设计的精细化水平。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

一种电气化铁路牵引供电方案优化设计方法，以供电设施的数目(N_TS、N_SP、N_AT、N_KB)、位置(P_TSi,P_SPj,P_ATr,P_KBs,其中i＝1,2,...N_TS,j＝1,2,...N_SP,r＝1,2,...N_AT,s＝1,2,...N_KB)供电设施和牵引变压器容量(S_TSn，n＝1,2,...N_TS)作为优化变量，所述供电设施包括牵引变电所TS、分区SPAT以及开闭所KB；根据设计性能和要求设置约束条件，包括但不限于：牵引网T最低工作电压U_Lmin和最高工作电压U_Lmax、选址参数限值、线路平纵面参数限值，确定优化目标函数；所述优化目标包括但不限于：全线最小供电容量、最小平均功耗、最少工程造价；通过如下的步骤得到满足单目标最优或多目标满意优化的电气化铁路牵引供电系统设计方案：

1)读入牵引供电方案设计的优化变量及初始化赋值；

2)读入牵引供电系统性能要求、约束条件及迭代收敛条件；

3)将1)和2)的数据输入选定的优化目标函数；

4)智能优化算法自动迭代寻优；

5)满足收敛条件后输出优选结果。