[发明专利]考虑普铁和高铁客货混跑影响的建模方法

说明书

本发明提出一种考虑普铁和高铁客货混跑影响的建模方法，其步骤是：(1)变电所建模方面：根据变电所实际结构和参数建立用于电能质量影响研究的变电所模型；(2)牵引网负荷建模方面：采用链式模型对牵引变电所所连接的牵引网进行建模，同时结合瞬态直接电流控制策略分别对客车和货车两种车型进行建模；(3)列车建模：在建立好的变电所和牵引网模型基础上，以电气化铁路无车、有1列客车正常运行、有1列货车正常运行、有2列货车正常运行和有1列高铁客车再生制动运行的5种工况为典型例子，就电气化铁路运行对220kV三相母线电压波动和谐波的影响进行了仿真对比，并验证了建模方法的有效性。

技术领域

本发明涉及一种考虑普铁和高铁客货混跑影响的建模仿真分析方法。

背景技术

随着电气化铁路接入电网，其对整个电网系统的影响不可忽视，尤其是大量的不平衡负荷的接入对变电所的正常运行带来巨大挑战。根据已有运行经验，电气化铁路运行主要会对电网造成注入电压偏差、谐波无功、三相负荷不平衡。目前有部分学者针对电铁运行时对变电所电能质量的影响进行了研究，总结出电铁运行时除了产生大量谐波电流，还对三相交流供电系统产生不平衡负荷和负序电压电流，负序与谐波电流会对电力系统中电力变压器和继电保护装置等产生影响。部分学者通过建模仿真来分析电铁接入变电所所造成的影响，在建模过程中考虑了一些实际因素如反馈功率和列车运行的不同工况等，但目前的仿真分析往往只针对普速铁路或高速铁路不同类型客车运行的影响。然而，普速铁路中也有货车运行，且接入变电所母线的电气化铁路有可能存在多列货车运行的情况。因此，有必要在已有研究的基础上，就普铁和高铁不同车型负载在不同工况运行对变电所电能质量的污染给出更全面的建模分析方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑普铁和高铁客货混跑影响的建模方法，旨在综合考虑普铁和高铁、且普铁中有货车运行的不同车型负载在不同工况运行情况下，电铁负荷对变电所电能质量的影响而提供更全面、更准确的仿真分析结果。

本发明的目的是这样实现的：一种考虑普铁和高铁客货混跑影响的建模方法，其步骤如下：

①变电所建模

基于矩阵实验室仿真软件(MATLAB/Simulink)平台，结合实际的变电所结构和数据，包括其主变压器容量、电压等级、主接线方式、外接负荷情况以及结合所研究时间点各负荷实测数据对变电所及接入变电所母线的非铁路负荷进行建模；

②牵引网建模

对电气化铁路的牵引供电系统采用精细的链式模型进行等效，并采用Carson公式计算链式模型中各导线的阻抗和导纳参数；

③列车建模

考虑高铁客货多工况混距运行的情况，采用瞬态直接电流控制策略，分别建立客车和货车模型，且客车建模要考虑再生制动的情况；

④仿真分析部分

根据步骤①、②和③所建立的变电所和牵引网以及列车模型，考虑5种电铁运行的情况：无车运行、1列客车正常运行、1列货车正常运行、2列货车正常运行和有1列高铁客车再生制动运行，仿真分析牵引网负载对变电所电能质量的影响，分析对象包括变电所母线三相对地电压、母线三相电压谐波以及母线三相电压不平衡度。

所述步骤①中，变电所有主变压器2台，其容量分别为120MVA和150MVA；有三个电压等级，分别为220kV、110kV、10kV；220kV、110kV，系统的主接线方式为采用双母线带专用旁母的接线方式即母联兼旁路，10kV系统采用两段单母线的接线方式；负荷1～负荷12为非电铁负荷；220kV进出线四回，分别接入6处负荷；110kV系统出线七回，分别接入7处负荷；10kV系统出线2回，分别连接两个其他变电所；在变电所模型中，三相变压器各绕组的等值电阻R_B、等值电抗X_B和励磁电阻R_Z、励磁电抗X_Z计算式分别见式(1)-式(4)；