[发明专利]一种基于多导体回路法的带回流线直接供电方式牵引网链式参数模型

说明书

一种基于多导体回路法的带回流线直接供电方式牵引网链式参数模型，以克服传统上以大地为参考的牵引网模型容易被误解为大地是所有导体的回流通道这一难题。包括如下步骤：构建回路；综合阻抗计算；综合电容计算；推导多导体传输线方程；推导多导体传输线链参数方程矩阵并求解，将多导体传输线系统视为双端口模型，推导双端口链参数方程矩阵，将上步所得多导体传输线方程带入链参数方程矩阵并求解，最终建立带回流线直接供电方式牵引网的链式参数模型。

技术领域

本发明涉及电气化铁路牵引供电系统，特别涉及一种应用于电气化铁路带回流线直接供电方式牵引网的基于多导体回路法的链式参数模型。

背景技术

随着我国电气化铁路的发展以及“高铁走出去”战略的实施，电气化铁路牵引供电系统基础理论研究越来越迫切，精确的牵引网数学描述及电气参数计算是多项研究的基础，其中包括牵引网链式参数模型。电气化铁路牵引网中，带回流线直接供电方式广泛应用于现场实际，但其由接触线、承力索、回流线和钢轨等多个导体组成，物理结构和电磁场关系均非常复杂，导致相关参数计算及建模十分困难。过去基于多导体传输线理论的牵引网数学模型中，通常将大地视为参考导体，容易被误解为大地是所有导体的回流通道。实际上，钢轨、回流线和贯通地线等均可作为回流通道，因此，将大地视为参考导体会对作为复杂多导体传输线系统的牵引网描述带来诸多限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于多导体回路法的带回流线直接供电方式牵引网链式参数模型，以克服传统上以大地为参考的牵引网模型容易被误解为大地是所有导体的回流通道这一难题，使之与实际情况相符合，计算过程更为简洁、清晰。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

本发明一种基于多导体回路法的带回流线直接供电方式牵引网链式参数模型，包括如下步骤：

(1)构建回路，将带回流线直接供电方式牵引网中的导体按传输导体和回流导体分类，即系统转化为2个传输导体和5个回流导体组成的多传输导体多回流导体回路系统；

(2)综合阻抗计算，根据所构建的回路，基于空间磁场分析，推导回路内自感系数和回路间互感系数，构建各回路电感系数矩阵；推导各回路单位长度电阻矩阵，进而构建各回路单位长度阻抗矩阵；最终在牵引网单位长度阻抗矩阵的基础上，得到系统单位长度综合等效阻抗；

(3)综合电容计算，根据所构建回路，推导回路内自电位系数和回路间互电位系数，构建电位系数矩阵，得到各回路单位长度电容矩阵，结合各回路电荷及电压之间的关系，最终得到带回流线直接供电方式牵引网的单位长度综合电容；

(4)推导多导体传输线方程，根据多导体传输线系统等值电路，结合电压方程和电流方程，推导多导体传输线方程，以激励源为单频正弦信号，求其通解；

(5)推导多导体传输线链参数方程矩阵并求解，将多导体传输线系统视为双端口模型，推导双端口链参数方程矩阵，将上步所得多导体传输线方程带入链参数方程矩阵并求解，最终建立带回流线直接供电方式牵引网的链式参数模型。

本发明的有益效果是，基于多导体传输线系统回路法的牵引网链式参数模型与实际情况相符合，避免了传统上以大地为参考的牵引网模型容易被误解为大地是所有导体的回流通道这一问题，计算过程更为简洁、清晰。

附图说明

本说明书包括如下四幅附图：

图1是带回流线直接供电方式牵引网的系统结构示意图。

图2是带回流线直接供电方式牵引网的传输与回流导体示意图。

图3传输导体链式等值电路图。

图4传输导体双端口模型示意图。

图5传输线等效电路示意图。