[发明专利]一种双向变流器-储能联合系统潮流仿真方法及系统

说明书

本发明涉及地铁潮流仿真计算领域，更具体的说，涉及一种双向变流器‑储能联合系统潮流仿真方法及系统。本发明提出的双向变流器‑储能联合系统潮流仿真方法，包括以下步骤：步骤S1、输入牵引变电所设备信息、列车信息、网络参数和仿真步长；步骤S2、计算节点电导矩阵；步骤S3、迭代计算网络节点电压；步骤S4、迭代计算牵引变电所工况；步骤S5、储能系统的荷电状态临界点处理，计算修正步长。本发明根据双向变流器和储能系统的输出特性，分别建立其电压源和功率源的等效模型，考虑双向变流器和储能系统各自的工况特性，提出了多种工况切换策略，使双向变流器和储能系统协同工作，用于新型供电方式下地铁的能耗分析。

技术领域

本发明涉及地铁潮流仿真计算领域，更具体的说，涉及一种双向变流器-储能联合系统潮流仿真方法及系统。

背景技术

城市轨道交通智慧城轨，是未来智慧城市建设的重要一环。其中，双向变流器是作为主动式供电的核心设备，也是实现智慧供电的有效途径。

目前，国内外高校和企业都围绕双向变流装置展开了广泛的研究，考虑到将再生制动能量直接回馈至中压环网不利于提高节能和缓解牵引变电所出力的压力，许多牵引变电所均会配置储能系统。

图1揭示了典型的双向变流器-储能联合系统原理框图，如图1所示，牵引变电所100中配置有双向变流器110和储能系统120，储能系统120用以提供功率支撑和能量存储，以减少制动能量在中间流动环节的损耗，同时吸收牵引变电所100的峰值功率，保证整流器出力更加平稳。

双向变流器-储能联合系统是一种双向变流器和储能组合一起的系统，该系统电气接线类似目前地铁中24脉波不控整流器与能量反馈装置的组合系统(称之为现有系统)，不同点在于，双向变流器-储能联合系统中双向变流器取代了现有系统中的24脉波不控整流器，储能系统取代现有系统中的能量反馈装置。

潮流仿真计算是电力分析领域不可缺少的重要环节，为定量数据分析提供数据基础。

直流牵引系统中的潮流计算是智慧城轨中实现智慧供电的重要技术手段，目前并没有存在全线双向变流器主动供电系统中考虑储能设备的潮流计算。

目前在地铁潮流计算仿真中，仅针对24脉波整流器和逆变回馈装置或储能的组合形式展开，其对象并未涉及双向变流器，同时也未涉及全线双向变流器和储能的联合系统的潮流仿真计算。

随着智慧城轨和电子器件的发展，以双向变流器为代表的主动供电方式必将成为主流，因此，目前亟需一种双向变流器-储能联合系统的潮流仿真方法及系统，指导此类新型供电方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向变流器-储能联合系统潮流仿真方法及系统，解决现有技术的双向变流器-储能联合系统难以进行潮流仿真的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种双向变流器-储能联合系统潮流仿真方法，包括以下步骤：

步骤S1、输入牵引变电所设备信息、列车信息、网络参数和仿真步长；

步骤S2、根据网络参数、列车位置和牵引变电所位置，计算节点电导矩阵；

步骤S3、利用牵引变电所状态和节点电导矩阵，迭代计算网络节点电压；

步骤S4、根据网络节点电压和牵引变电所状态，迭代计算牵引变电所工况；

步骤S5、储能系统的荷电状态临界点处理，计算修正步长，进入步骤S3，直至修正步长为0，结束整个仿真计算流程。

在一实施例中，所述步骤S1中：

所述牵引变电所设备信息，包括牵引变电所相对参考起点的距离、牵引变电所总数、双向变流器额定功率、双向变流器稳压目标值、储能最低工作电压阈值、储能放电电压阈值、储能充电电压阈值和储能最高工作电压阈值；