[发明专利]一种城市轨道交通牵引供电系统潮流分布的统一计算方法

说明书

本发明公开了一种城市轨道交通牵引供电系统潮流分布的统一计算方法，包括以下步骤：步骤1：监测获取列车牵引工况，并获取得到城市轨道交通牵引供电系统的相关参数；步骤2：构建城市轨道交通牵引供电系统潮流分布的统一计算模型；步骤3：建立城市轨道交通牵引供电系统电路的电导关系；步骤4：计算城市轨道交通牵引供电系统潮流分布。本发明方法综合考虑城市轨道交通沿线不同的施工方式、全线贯通式结构及上下行贯通式结构提出了统一的潮流计算方法，可以准确获取城市轨道交通潮流分布，为进一步的钢轨电位分析和杂散电流分析提供依据。

技术领域

本发明属于城市轨道交通直流牵引供电系统领域，尤其涉及一种城市轨道交通牵引供电系统潮流分布的统一计算方法。

背景技术

我国城市轨道交通供电系统普遍采用直流供电，列车从接触网获取电能，并经过钢轨返回至牵引变电所负极。实际工程中，钢轨具有纵向电阻而产生对地电位，并且钢轨无法完全对地绝缘，导致一部分电流从钢轨泄露，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。

而杂散电流分布很大程度上取决于牵引供电系统潮流分布。在实际工程中，单条线路的接触网通过整流器构成贯通式结构，沿线钢轨通过焊接或鱼尾板连接形成贯通式结构。沿线牵引所馈线连接上下行接触网，回流线连接上下行钢轨，从而为上下行同时供电，上下行钢轨之间还通过均流线连接，因此城市轨道交通上、下行也构成贯通式结构。此外，因成本、环境等因素考虑，城市轨道交通沿线通常采用不同的施工方式，常用的施工方法有盾构法、高架法、暗挖法和明挖法。因此有必要考虑综合城市轨道交通贯通式结构和不同施工方法，采用统一的计算方法，以便于分析城市轨道交通的潮流分布。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种城市轨道交通牵引供电系统潮流分布的统一计算方法。

本发明的一种城市轨道交通牵引供电系统潮流分布的统一计算方法，包括以下步骤：

步骤1：监测获取列车牵引工况，并获取得到城市轨道交通牵引供电系统的相关参数。

步骤2：构建城市轨道交通牵引供电系统潮流分布的统一计算模型。

步骤3：建立城市轨道交通牵引供电系统电路的电导关系。

步骤4：计算城市轨道交通牵引供电系统潮流分布。

步骤1具体为：

监测获取列车牵引工况上行列车位置、上行列车功率、下行列车位置、下行列车功率分别为WCu、Ptu、WCd、Ptd。

获取城市轨道交通系统的沿线牵引所位置WT、均流线位置WB、高架或盾构施工隧道所在位置区间Q1、明挖或暗挖施工隧道所在区间为Q2。

测量获取城市轨道交通系统牵引供电性能相关参数，包括：上行接触网单位电阻值Rou、下行接触网单位电阻值Rod、上行钢轨单位电阻值Rru、下行钢轨单位电阻值Rrd、牵引所馈线单位电阻值Rfe、回流线单位电阻值Rrc、均流线单位电阻值Rtt，钢轨对排流网过渡电导Ga、钢轨对结构钢筋过渡电导Gb、钢轨对地过渡电导Gc。

步骤2具体为：

S21将城市轨道交通牵引供电系统视为二维平面，并将其等效为电阻网络结构的计算模型，其中钢轨采用Π型电路进行等效。

S22在上行列车位置所对应的下行位置处添加虚拟列车，列车功率设置为0，同样地，在下行列车位置所对应的上行位置处添加虚拟列车，列车功率设置为0；此时，上下行列车位置均通过WC表示；根据虚拟列车功率和Ptu，得到WC对应位置处上行列车功率PU，同理得到下行列车功率PD。

S23将WC、WT中的数据进行升序排列得到接触网节点矩阵S，对WC、WB中的数据进行升序排列得到钢轨处节点矩阵R。