[发明专利]一种地铁车辆段杂散电流分布的获取方法

说明书

本发明公开了一种地铁车辆段杂散电流分布的获取方法，包括以下步骤：步骤1：获取车辆段牵引回流结构的分布情况，记录车辆段牵引回流的相关电气参数，并且监测获取待求解牵引工况；步骤2：建立车辆段回流电路的电导关系模型；步骤3：建立电流注入关系模型；赋值后计算得到大地电位分布矩阵；步骤4：根据数值梯度计算函数运算处理大地电位分布矩阵，计算地铁车辆段杂散电流分布；本发明方法为地铁直流车辆段的杂散电流防护设计、施工和维护提供依据。

技术领域

本发明涉及城市轨道交通直流牵引供电系统，具体涉及一种地铁车辆段杂散电流分布的获取方法。

背景技术

我国城市轨道交通供电系统普遍采用直流牵引供电方式，机车通过接触网从牵引变电所获取电能，直流牵引电流通过钢轨返回至牵引变电所负极。实际工程中钢轨无法完全对地绝缘，在回流过程中部分电流泄露至大地及周边导体中，产生了分布于预设回流路径外的电流，即杂散电流。杂散电流对城市轨道交通系统自身的结构设施造成腐蚀的同时，还会对附近埋地金属管线造成腐蚀，从而造成安全隐患。

相较于地铁车辆运行的正线段，车辆段承担着地铁车辆的停放、清洗、保养、调试、检修等重要功能，因此段内轨道线路密集复杂、道岔较多，段内钢轨对地过渡电阻仅有正线段十几分之一甚至几十分之一。导致车辆段内存在大量的杂散电流对车辆段产生不利影响。不难预计，经年累月，如此大小的杂散电流将会导致车辆段钢轨、周边埋地金属等严重腐蚀，减少车辆段使用寿命的同时也会带来严重的经济损失与安全隐患。目前还缺少针对车辆段杂散电流分布的计算研究。

发明内容

本发明提供一种为地铁直流车辆段的杂散电流防护设计、施工和维护提供依据的地铁车辆段杂散电流分布的获取方法。

本发明采用的技术方案是：一种地铁车辆段杂散电流分布的获取方法，包括以下步骤：

步骤1：获取车辆段牵引回流结构的分布情况，记录车辆段牵引回流的相关电气参数，并且监测获取待求解牵引工况；

步骤2：建立车辆段回流电路的电导关系模型；

步骤3：建立电流注入关系模型；赋值后计算得到大地电位分布矩阵；

步骤4：根据数值梯度计算函数运算处理大地电位分布矩阵，计算地铁车辆段杂散电流分布。

进一步的，所述步骤1过程如下：

S11：将车辆段视为矩形平面区域，等分为M行N列个正方形子区域Q(m，n)，m，n为正方形子区域的行号和列号；获得正方形子区域的边长为L

S12：以钢轨分布矩阵B表示回流钢轨的分布情况；记录回流电缆的分布情况和牵引所负极接地点所在正方形子区域；

S13：根据每公里大地电阻R1、每公里钢轨电阻R2、每公里钢轨对地过渡电阻R3，牵引所负极接地导体的电阻R0，获取钢轨单元电导G＝1/(R2*L)、大地单元电导D＝1/(R1*L)和过渡单元电导GD＝L/R3；

S14：监测获取待求解牵引工况。

进一步的，所述步骤2过程如下：

S21：根据钢轨矩阵B获取M行N-1列的横向钢轨单元分布矩阵BX和M-1行N列的纵向钢轨单元分布矩阵BY；

S22：计算横向钢轨单元电导矩阵GX＝G·BX，纵向钢轨单元电导矩阵GY＝G·BY，过渡单元电导矩阵GG＝GD·B；

S23：以2×M×N行，2×M×N列的节点电导矩阵A描述车辆段回流电路的电导关系模型，并对其进行赋值。

进一步的，所述步骤3中电流注入关系模型，以2×M×N行，1列的电流矩阵T描述。

进一步的，所述步骤S23中赋值过程如下：