[发明专利]一种高速铁路牵引网模型参数研究方法

说明书

本发明公开了一种高速铁路牵引网模型参数研究方法，构建线路的数学模型，基于多导体传输理论对全并联AT供电链式网络进行了研究，计算阻抗、导纳矩阵，并进行等值合并。使用卡尔松(Carson)公式结合上述推导计算线路自阻抗和互阻抗。通过分析相关方法及计算公式可计算出传输线的自电位系数与互电位系数。参考我国国内高速铁路的实际数据情况，结合上述推导得出等效电路串联阻抗与分布电容参数矩阵。设计1km传输牵引网子网，进而串联得到一段牵引网的链式结构网模型，设置短路故障点，接入牵引供电系统进行稳定性测试，验证了模型的有效性。

技术领域

本发明涉及高速铁路电力领域，特别涉及一种高速铁路牵引网模型参数研究方法。

背景技术

随着高速铁路牵引供电行业的高速发展，在我国高速铁路蓬勃发展的当下，行业对牵引网的安全性能的要求日渐提高，其中就包括结构和参数优化设计。

由于高铁建设与维护的高成本性，预先仿真进行结构与参数分析则至关重要，通过建模结合模型验证，从而得出适合于工程的牵引网模型，用于指导工程实践。一个可靠的牵引网参数模型，可以从最初的设计上规避风险从而保证系统具有一定程度的安全性。针对牵引网参数设计领域，研究一种高速铁路牵引网模型参数研究方法来设计牵引网结构参数，搭建可靠的模型，然后将其运用到实际工程中，本发明在牵引网结构参数研究领域有很大的研究潜力与应用价值，对高速铁路牵引供电系统的稳定运行有着至关重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种高速铁路牵引网模型参数研究方法，以克服传统意义上的牵引网导体回流全部流经大地的误区，需考虑并联元件、接入保护线的影响来设计参数模型，使之与实际情况相符合，计算过程更为全面、清晰。

为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种高速铁路牵引网模型参数研究方法，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。

进一步的，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：