一种轨道交通的供电网潮流计算方法技术

本发明专利技术公开了一种轨道交通的供电网潮流计算方法，包括以下步骤，将牵引所初始状态设置为Swith on，机车初始模型为恒功率源，初始电压为系统空载电压；利用电流矢量迭代法求出节点电压方程的解；对牵引所直流母线电压和再生制动机车电压进行检验，若再生制动机车电压大于U

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通的供电网潮流计算方法
：本专利技术涉及网潮流计算
，更具体的说涉及一种关于轨道交通的供电网潮流计算方法。
技术介绍
：城市轨道交通直流牵引网潮流计算方法可分为两种：基于恒电流源机车模型的线性系统潮流计算方法和基于恒功率源机车模型的非线性系统潮流计算方法。由于机车按恒电流源建模不能计及相邻机车取流的相互影响，基于恒功率源的机车模型在直流牵引供电仿真中更接近真实情况，因此，现在大部分直流牵引供电计算软件采用恒功率源机车模型。但此模型会使潮流方程非线性化，因此要用迭代的方法求解。当用迭代算法计算考虑再生制动的牵引网潮流时，情况将变得复杂，系统中过剩的再生制动能量导致城轨直流牵引网潮流计算无法收敛。因此，针对现有技术中过剩的再生制动能量导致城轨直流牵引网潮流计算无法收敛的问题予以改进。
技术实现思路
：本专利技术的目的就是针对现有技术之不足，提供一种轨道交通的供电网潮流计算方法，其通过电源修正模型表示过电压再生制动机车，提出一种修改内阻的迭代方法，从而保证了潮流计算的收敛性。本专利技术的技术解决措施如下：一种轨道交通的供电网潮流计算方法，包括以下步骤，a)将牵引所初始状态设置为Swithon，机车初始模型为恒功率源，初始电压为系统空载电压；b)利用电流矢量迭代法求出节点电压方程的解；c)对牵引所直流母线电压和再生制动机车电压进行检验，若再生制动机车电压大于Umax或牵引所直流母线电压大于U0+β，程序将会自动修改模型，将电压越限的再生制动机车用电源修正模型代替，修改完模型后，程序再次求解新的节点电压方程，直到任意节点电压都不越限为止；d)将每辆再生制动机车功率与其可用的制动功率比较，按照制定的限值条件修改机车模型；e)结束计算。作为上述技术方案的优选，所述的步骤c)中的电源修正模型通过戴维南定理等效为电流源与内阻的并联形式。作为上述技术方案的优选，所述的步骤d)中制定的限值条件为，(1)PBrake≤P(k)，制动功率小于牵引网需求功率，由于电源修正模型向牵引网注入功率P(k)时，输出电压不可能超过Umax，因此机车向牵引网注入功率PBrake时，电压也不会越限，这时应将再生制动机车模型改回恒功率源，保证该车的全部制动能量作为再生能量注入电网；(2)PBrake>P(k)，制动功率大于牵引网需求功率，此时机车制动能量过剩，多余的能量应被制动电阻吸收。制动电阻投入的条件为机车电压达到Umax，对机车电压进行检验，如果U>Umax-α(α取为1V)，那么此结果符合要求，计算结束；否则，就需要减小内阻，使电压提高到Umax-α以上。本专利技术的有益效果在于：采用电源修正模型表示过电压再生制动机车，电源修正模型由理想电压源和可调内阻串联而成，用迭代方法调整内阻值，可以使制动能量过剩的机车电压快速逼近机车最大允许电压值，迫使制动电阻投入吸收过剩的制动能量，使得制动能量过剩的机车电压快速达到了使制动电阻投入的电压水平，直流牵引网潮流计算能够可靠收敛。附图说明：图1为本专利技术的计算方法的流程图。具体实施方式：实施例：以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。见图1所示，一种轨道交通的供电网潮流计算方法，包括以下步骤，a)将牵引所初始状态设置为Swithon，机车初始模型为恒功率源，初始电压为系统空载电压；b)利用电流矢量迭代法求出节点电压方程的解；c)对牵引所直流母线电压和再生制动机车电压进行检验，若再生制动机车电压大于Umax或牵引所直流母线电压大于U0+β，程序将会自动修改模型，将电压越限的再生制动机车用电源修正模型代替，修改完模型后，程序再次求解新的节点电压方程，直到任意节点电压都不越限为止；d)将每辆再生制动机车功率与其可用的制动功率比较，按照制定的限值条件修改机车模型；e)结束计算。具体计算过程如下，直流牵引供电系统可以用下面的节点电压方程描述：[G][U](n+1)＝[I](n)式中，n为计算迭代次数，[G]是m×m的节点导纳矩阵，m是节点数目，[I](n)为第n次迭代节点注入电流列向量，[U](n+1)为待求量。为了形成节点电压方程，牵引所的电压源串联电阻模型用戴维南定理等效为电流源并联内阻的形式。机车模型也由恒功率源转换为理想电流源，其值用下式求取。式中，i为机车编号，Pi为i号机车功率，在迭代过程中恒定不变，其值由牵引计算提供，下文将此功率称为可用功率。[I]为与[G]对应的节点电流列向量，由牵引所注入电流和机车注入电流组成。机车初始电压为系统空载电压，所述空载电压的大小为1600V，将式求出的机车初始电流带入式[G][U](n+1)＝[I](n)，获得新的机车电压，然后把新的机车电压带入式更新机车电流，直到列车电压偏差达到许可值，迭代停止。节点电压方程为线性方程组，本实施例中采用QR分解法直接求解节点电压方程组。本实施例中通过电源修正模型来表示过电压再生制动机车，此模型通过修改内阻改变输出功率和电压，从而限制过剩能量注入牵引网。电源模型由理想电压源和可调的内阻串联而成，电压源数值设置为机车最大允许电压Umax，所述最大允许电压Umax的大小为1800V，这样可以保证机车电压不会超过Umax。内阻初值通过下式求得：式中，U0为牵引所空载电压，所述空载电压大小为1600V，PBrake为由牵引计算得出的该机车的可用制动功率，其中，注入电网方向为正。由式求出的Re(0)可以使电源的输出电压等于U0时输出功率为PBrake。电源输出功率与输出电压的函数关系式为：由式看出，电源输出功率是机车电压和内阻的二元函数。当输出功率P不变时，减小内阻值可提高输出电压U。再生制动机车注入牵引网的能量即为再生能量。当Re＝Re(k)时，基于电源模型的再生制动机车注入牵引网的功率P(k)＝(Umax-U0)U0/Re(k)。然后判断机车制动能量是否过剩。(1)PBrake≤P(k)，制动功率小于牵引网需求功率，由于电源修正模型向牵引网注入功率P(k)时，输出电压不可能超过Umax，因此机车向牵引网注入功率PBrake时，电压也不会越限，这时应将再生制动机车模型改回恒功率源，保证该车的全部制动能量作为再生能量注入电网。(2)PBrake>P(k)，制动功率大于牵引网需求功率，此时机车制动能量过剩，多余的能量应被制动电阻吸收。制动电阻投入的条件为机车电压达到Umax，对机车电压进行检验，如果U>Umax-α(α取为1V)，那么此结果符合要求，计算结束；否则，就需要减小内阻，使电压提高到Umax-α以上。电源输出功率恒定时，在区间U∈(Umax/2,Umax)上，输出电压可以表示为内阻的单值函数。由于此函数非线性，所以用迭代方法修正Re。迭代过程为：先给Re赋初值，重新形成节点电压方程求取U，再根据U与Umax的差值修正Re，经多次迭代，最终使U>Umax-α。式在区间U∈(Umax/2,Umax)上的的反函数为：Re(U)为初等函数，所以在区间U∈(Umax/2,Umax)上可导，进而在此区间的任何一点可微。于是，根据式的微分形式得出如下迭代公式：其中，U(k)、P(k)为Re＝Re(k)时计算出的潮流解。在实际计算过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道交通的供电网潮流计算方法，其特征在于：包括以下步骤，a)将牵引所初始状态设置为Swith on，机车初始模型为恒功率源，初始电压为系统空载电压；b)利用电流矢量迭代法求出节点电压方程的解；c)对牵引所直流母线电压和再生制动机车电压进行检验，若再生制动机车电压大于U

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通的供电网潮流计算方法，其特征在于：包括以下步骤，a)将牵引所初始状态设置为Swithon，机车初始模型为恒功率源，初始电压为系统空载电压；b)利用电流矢量迭代法求出节点电压方程的解；c)对牵引所直流母线电压和再生制动机车电压进行检验，若再生制动机车电压大于Umax或牵引所直流母线电压大于U0+β，程序将会自动修改模型，将电压越限的再生制动机车用电源修正模型代替，修改完模型后，程序再次求解新的节点电压方程，直到任意节点电压都不越限为止；d)将每辆再生制动机车功率与其可用的制动功率比较，按照制定的限值条件修改机车模型；e)结束计算。2.根据权利要求1所述的一种轨道交通的供电网潮流计算方法，其特征在于：所述步骤c)中的电源修正模型通过戴维南定理等效为电流源与内阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：白王军，胡林，费永霞，陈志军，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32