[发明专利]一种高速铁路牵引网模型参数研究方法

权利要求书

1.一种高速铁路牵引网权模型利参数要研究方求法，书其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：构建牵引网线路的数学模型，然后计算传输线综合阻抗与综合导纳矩阵；

步骤S2：将多个导体通过等值法进行合并简化处理；

步骤S3：使用卡尔松公式结合上述计算式得出自阻抗和互阻抗，通过电力系统分析中相关方法及计算公式计算出传输线的自电位系数与互电位系数；

步骤S4：参考国内某高速铁路的接触网实际参数情况，计算出牵引网参数，包括等效电路串联阻抗的参数矩阵与等效电路分布电容参数矩阵；

步骤S5：由Simulink中的Series RLC Branch来表示自阻抗和分布电容的模块，设置Mutual Inductance模块来表示互阻抗，从而搭建出牵引子网模型，将设计出的1km的网络结构进行封装；将牵引子网串联得到一段牵引网的链式结构网模型；

步骤S6：通过将本方法接入牵引供电系统模型，设置短路故障点，对牵引网线路的稳定性做测试，从工程角度证明本方法更具实用性与有效性。

2.根据权利要求1所述的一种高速铁路牵引网模型参数研究方法，其特征在于，步骤S1包括以下内容：

建立数学模型，为保持分布参数的特性，将整个模型在自然分段处看做一个分割面，纵向来看，一个分割面包括牵引变电所、AT所和分区所，横向来看，牵引变压器，机车和自耦变压器元件处于同一个平面上，整个电路模型横纵两面结合起来就是一个链式网络，去除牵引变电所、AT所，仅分析牵引网线路特性，可将其视作多个平行导体传输线构成的网络，符合多导体传输理论建模的前提；

将相邻两断面间的模型按照错位叠加的方法连接起来，就可以得到整个牵引网的线路模型，以导纳矩阵为例，对相邻断面的模型进行叠加的过程进行详细说明：

断面1、2间的导纳矩阵为：

断面2、3间的导纳矩阵为：

将式(1-1)和(1-2)中导纳矩阵的重合部分进行错位叠加，可以得到断面1至断面3之间的导纳矩阵如式(1-3)所示：

重复上面依次错位叠加的步骤，将所有断面之间的导纳矩阵连接起来，可以得到整个牵引网的节点导纳矩阵，按照上面的链式拓扑网络的结构，根据节点导纳矩阵Y，节点电压矩阵U和断面流入电流矩阵I列出节点导纳方程：

将每个断面之间的阻抗导纳矩阵按照公式(1-5)分别计算，再把得到的结果依次叠加，就可以得到整个牵引网线路的阻抗和导纳参数矩阵：

另外，为考虑更全面的因素，牵引网中，并联阻抗元件的导纳矩阵：

导线间的横向连接线，节点导纳矩阵为：

自耦变压器的节点导纳矩阵：

当线路中电流的频率发生变化时，在大地和导线间会出现集肤效应，导致输电线路的电阻和电感随电流频率的变化而变化，但当电流频率保持不变时，单位长度输电线的压降与电流存在比例关系，且与导线的阻抗有关，多导体传输线阻抗矩阵如下：

式中：Z_ii表示第i根传输线的自阻抗，Z_ij表示第i根与第j根传输线互阻抗，I_i表示第i根传输线的电流，U_i表示第i根传输线的对大地电压；

上述关于Z的阻抗参数矩阵简单表述为：

根据电磁场理论可知，电容的计算结果几乎不受电流频率的影响，故可将传输线电容的计算看作是在静电场中进行，记传输线电容系数矩阵为C，传输线电位系数矩阵记为P，牵引网多导体传输线对地电压U与电荷密度Q之间满足以下关系：

各参量满足等式：Q＝P^-1U＝CU (1-12)

则此时电容系数矩阵可表示为：

C_ii＝c_i1+c_i2+c_i3+……+c_im i∈[1,m] (1-14)

C_ij＝-c_ij i,j∈[1,m]且i≠j (1-15)

传输线路中导纳Y＝G+jB，忽略传输线对地泄露电导，又B＝ωC；则线路导纳系数矩阵：

同计算电容系数矩阵一样，计算出导纳系数矩阵y后，传输线对地导纳及传输线间互导纳可表示为：

Y_ii＝y_i1+y_i2+y_i3+……+y_im i∈[1,m] (1-17)

Y_ij＝-y_ij i,j∈[1,m]且i≠j (1-18)。