[发明专利]一种电气化铁路牵引网阻抗计算方法

说明书

一种电气化铁路牵引网阻抗计算方法，不仅能获取精确的牵引网阻抗参数，还能获取牵引网各导体的电流分配系数，在AT牵引供电系统段中回路阻抗计算中可得到整个系统精确解。本发明在计算中考虑了所有参与传输和回流的导体，首先将牵引网系统中导体按照传输和回流功能进行分类；然后，由参与传输和回流的不同导体两两构建回路，针对每一个回路，根据构成该回路的各导体半径和空间相对距离参数推导计算出各回路的自阻抗以及不同回路间的互阻抗，通过求解由各回路自阻抗和互阻抗构成的阻抗矩阵得到各回路的电流分配系数，进而得到系统综合阻抗，以此计算获得带回流线直接供电方式和AT供电方式长回路阻抗。

技术领域

本发明涉及电气化铁路牵引网电气参数的计算，计算有利于掌握牵引供电系统的性能和确定各导体载流能力的需求。

背景技术

随着我国高速电气化铁路建设、运营的不断推进，对于高速电气化铁路开展相关的基础理论研究越发紧迫和必要。复杂的牵引供电系统，如全并联AT供电方式，包括上、下行接触线、承力索、正馈线、钢轨、保护线和贯通地线等多条线路，会导致牵引供电系统出现复杂的电磁暂态现象。因此，把握电气化铁路牵引网数学模型的精确描述及电气参数是准确掌握牵引供电系统性能的前提。

目前，牵引网电气参数的计算普遍采用以Carson理论为基础的方法。该理论假设牵引网中大地上所有导体均以大地为回流通道，而实际牵引网中并非如此。因此，Carson理论虽能精确计算牵引网的阻抗参数，但难以确定牵引网中各导体的电流分布，无法直接获取各导体的载流能力需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电气化铁路牵引网阻抗计算方法，不仅能获取精确的牵引网阻抗参数，还能获取牵引网各导体的电流分配系数，在AT牵引供电系统段中回路阻抗计算中可得到整个系统精确解。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

本发明的一种电气化铁路牵引网阻抗计算方法，其特征是：在计算中考虑了所有参与传输和回流的导体，首先将牵引网系统中导体按照传输和回流功能进行分类；然后，由参与传输和回流的不同导体两两构建回路，针对每一个回路，根据构成该回路的各导体半径和空间相对距离参数推导计算出各回路的自阻抗以及不同回路间的互阻抗，通过求解由各回路自阻抗和互阻抗构成的阻抗矩阵得到各回路的电流分配系数，进而得到系统综合阻抗，以此计算获得带回流线直接供电方式和AT供电方式长回路阻抗。

进一步的，本发明的一种电气化铁路牵引网阻抗计算方法，包括如下步骤：

①将复杂多导体系统中导体按照传输和回流功能进行分类，然后，由参与传输和回流的不同导体两两构建回路，将复杂多导体传输回路系统转化为多传输导体多回流导体回路系统；

②针对多传输导体多回流导体回路系统，根据各回路导体的半径和空间相对距离参数推导计算出各回路的自阻抗以及不同回路间的互阻抗，通过求解由各回路自阻抗和互阻抗构成的阻抗矩阵，得到各回路的电流分配系数，进而得到系统综合阻抗；

③利用牵引网阻抗拓展计算方法完成带回流线直接供电方式和AT供电方式的长回路牵引网单位阻抗计算；

④对于AT供电方式的段中回路开展阻抗计算，采用步骤1、2、3构建阻抗矩阵，同时在不考虑磁场转换回路和电场回流回路之间的互感影响情况下得到磁场转换回流回路和电场回流回路间初始电流分布，计算各回路的初始电流分配系数和初始系统综合阻抗，进而计算空间电磁场各回路电压降；根据AT的变比关系确定空间电磁场回路的电压降关系，以此作为约束条件检验计算出的空间电磁场各回路电压降结果；如果该结果符合约束条件，则说明各回路的初始电流分配系数和初始系统综合阻抗为精确解，反之，则调整磁场转换回流回路和电场回流回路间初始电流分布，根据新的电流分布重复上述计算过程，直到约束条件满足要求，此时则获得各回路的电流分配系数和系统综合阻抗精确解。