[发明专利]一种电气化铁路贯通供电系统的等效方法

说明书

本发明公开了一种电气化铁路贯通供电系统的等效方法，将贯通供电系统下的环网供电结构通过二端口电路理论和Carson理论等效成开式供电网络，准确分析不同形式高压供电线路、牵引网上多工况运行列车以及牵引网新能源发电单元接入时的潮流分布，便于网络中功率分布、功率损耗、各节点电压以及电流分配规律的理论推导，为复杂贯通供电系统的电气特性分析奠定理论基础。包括步骤如下：S1、确定高压供电线路等值电路；S2、确定牵引网等值电路；S3、确定整个贯通供电系统等值电路；S4、贯通供电系统环网等值电路等效变换。

技术领域

本发明属于电气化铁路牵引供电技术领域，具体的说是涉及一种电气化铁路贯通供电系统的等效方法。

背景技术

目前，我国电气化铁路多采用异相牵引供电方式，为降低牵引负荷对电力系统的不平衡影响，一般在牵引变电所出口和分区所处设置电分相，电分相作为牵引供电系统中的薄弱环节，其存在易导致列车断电过分相，威胁铁路系统行车的安全，一定程度上限制了铁路系统的可靠供电和再生制动能量利用率的提升。随着我国高速铁路的快速发展以及国内学者对牵引供电系统研究的日趋深入，贯通式供电系统方案的提出为解决上述问题提供了新的机遇。

基于我国现阶段重点研究的新型电缆贯通供电系统以及高压专线贯通供电系统等供电方案，通过采用组合式同相供电技术有效解决了负序、谐波、无功等电能质量问题。同时，通过双边连通技术延长供电距离有效取消(或减少)分区所处的电分相，从而消除供电瓶颈，提高铁路供电能力和运输能力，实现牵引网无分相贯通供电。

贯通供电系统牵引网全线贯通，牵引网与高压供电线路通过变压器磁回路的联结并列运行会形成多个环网供电结构，因此，理论分析研究贯通供电系统环网供电结构也是不可忽视的一部分。近些年来，我国铁路系统规模逐步扩大，为适应市域铁路以及西部偏远地区等新建铁路的规划与设计，要全方位综合考虑新能源、储能等不同类型装置的接入与布局，外部环境对贯通供电系统环网架构的影响会变得更加复杂多变。为此，迫切需要对贯通供电系统功率潮流建立理论体系，为实际工程应用奠定理论基础。

发明内容

本发明所要解决的技术难题是提供一种电气化铁路贯通供电系统的等效方法，将贯通供电系统下的环网供电结构等效成开式供电网络结构，准确分析不同形式高压供电线路、牵引网上多工况运行列车以及牵引网新能源发电单元接入时的潮流分布，便于电气化铁路贯通供电系统中功率分布、功率损耗、各节点电压以及电流分配规律的理论推导，为复杂贯通供电系统的电气特性分析奠定理论基础。

本发明的技术方案是：

一种电气化铁路贯通供电系统的等效方法，包括以下步骤：

S1、确定高压供电线路等值电路，根据两相高压供电线路(输电线路和回流线路)之间存在的电气耦合关系，结合电路二端口理论，对其进行等值变换；

S2、确定牵引网等值电路，根据接触网-钢轨供电网络图，结合Carson理论简化牵引网电路结构，计算等效牵引网基本参数；

S3、确定整个贯通供电系统等值电路，根据贯通供电系统结构，结合步骤S1、步骤S2所得部分网络等值电路，搭建简化后的贯通供电系统等值电路；

S4、贯通供电系统等值电路的等效变换，根据贯通供电系统下环网供电结构，在外部电源与贯通供电系统的接入点处，运用分裂电势法，将复杂贯通供电系统环网供电结构转换成两端供电网络结构，并确定功率分点位置，进一步将两端供电网络转变成两个开式供电网络。

本发明的有益效果是：基于电气化铁路贯通供电系统的复杂结构，对其各部分网络进行等值变换以及简化处理，将贯通供电系统环网供电结构最终等效成开式供电网络结构，便于贯通供电系统的潮流计算，进而用来理论分析贯通供电系统中的功率分布、功率损耗、各节点电压以及电流分配规律等等。相较于传统集中参数等效模型，本发明用于提出的模型更准确，理论分析用途更加广泛且清晰明了，同时也有助于新型贯通供电系统的方案设计。

附图说明