一种牵引变电所解列故障建模方法及解列电压确定方法技术

本发明专利技术公开了一种牵引变电所解列故障建模方法，包括预设N个牵引变电所、M个上行机车以及L个下行机车，每个牵引变电所、上行机车以及下行机车的两端均分别设定一个节点，对所有节点进行编号，将节点编号按照节点所在线路位置坐标由小到大的顺序依次存储至对应的数组；分别计算数组中存储的各个节点的自导纳以及各个节点间的互导纳；依据N个牵引变电所等效电流源幅值生成节点电流列向量I；设定供电系统数学模型的节点导纳网络方程，本发明专利技术还公开了一种牵引变电所解列电压确定方法，综合考虑了解列故障对全线所有牵引变电所的影响，使得牵引变电所解列故障数学建模更加符合轨道交通直流牵引变电所解列的真实情况，得到的结果更加准确可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种牵引变电所解列故障建模方法及解列电压确定方法
本专利技术涉及城市轨道供电系统
，特别是涉及一种牵引变电所解列故障建模方法及解列电压确定方法。
技术介绍
随着我国国民经济的迅速发展和城市交通量的增长，城市轨道交通作为一种新兴交通工具，因为其高速、安全、可靠、准时、便捷、无污染等优点在我国得到了越来越多的应用。城市轨道交通供电系统作为城市铁路运输的重要组成部分，是城市轨道交通运营的动力源泉，需要满足安全性、可靠性、实用性、经济性以及先进性的基本要求，因此，城市轨道交通供电系统的设计是否合理显得尤为重要。城市轨道交通直流牵引供电系统短路故障数学建模是城市轨道交通供电系统设计的重要内容。要实现城市轨道交通供电系统的安全性和可靠性，就必须保证直流牵引变电所容量、全线牵引网电压损失、走行轨对地电位等的合理性，而直流牵引变电所解列故障数学建模正是直流牵引变电所容量设计、牵引网电压损失计算、走行轨对地电位计算等必须具备的基础条件之一。现有的城市轨道交通直流牵引变电所解列电压确定方法采用的是等效简化电路图法，该方法在进行直流牵引变电所解列故障计算时，出于简化建模的目的，只考虑解列故障对解列点相邻的牵引变电所、牵引网的影响，然而实际的牵引网是通过变电所的馈电线连通在一起的，若某处牵引变电所发生解列，则全线各整流机组和牵引网均会受影响。因此等效简化电路图法不能够得到解列后全线各牵引变电所、牵引网的电气量，而且计算结果误差较大。因此，如何有效提供一种能够获得精确的解列电压数值的数学建模方法是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种牵引变电所解列故障建模方法，综合考虑全线牵引变电所对解列电压的影响，从而使得直流牵引变电所解列故障数学建模更加符合城市轨道交通直流牵引变电所解列的真实情况，得到的结果更加准确可靠；本专利技术的另一目的是提供一种牵引变电所解列电压确定方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种牵引变电所解列故障建模方法，包括：步骤A1：预设N个牵引变电所、M个上行机车以及L个下行机车，每个牵引变电所、上行机车以及下行机车的两端均分别设定一个节点，所述线路首端的牵引变电所的位置坐标为坐标原点，所述线路首端指向末端的方向为坐标轴正方向，按照位置坐标从小到大并且同一位置坐标处先上行接触网后上行钢轨的顺序对所述N个牵引变电所两端的节点进行编号，其编号范围为1至2N，然后按照位置坐标从小到大并且同一位置坐标处先上行接触网后上行钢轨的顺序对所述M个上行机车两端的节点继续进行编号，其编号范围为2N+1至2N+2M；再按照位置坐标从小到大并且同一位置坐标处先下行接触网后下行钢轨的顺序对所述L个下行机车两端的节点继续进行编号，其编号范围为2N+2M+1至2N+2M+2L；步骤B1：分别为所述上行接触网、下行接触网、上行钢轨以及下行钢轨上的节点分配一个数组，将所述节点编号按照所述节点所在线路确定对应的数组，并按照位置坐标由小到大的顺序依次存储至对应的数组；步骤C1：构建与所述节点数组对应的轨道供电系统正常状态固定拓扑结构等效电路；步骤D1：分别计算所述轨道供电系统正常状态固定拓扑结构等效电路中，所述数组中存储的各个节点的自导纳以及各个节点间的互导纳，并将结果存储至节点导纳矩阵Y；步骤E1：依据所述N个牵引变电所等效电流源幅值生成节点电流列向量I；步骤F1：设定轨道供电系统正常状态数学模型的节点导纳网络方程：Y*U＝I，其中，所述U为所述直流牵引供电系统各节点的电压，为待求量。依据上述本专利技术提供的一种牵引变电所解列故障建模方法，本专利技术还提供了一种牵引变电所解列电压确定方法，该方法依据如上述牵引变电所解列故障建模方法得到的轨道供电系统正常状态数学模型，该方法包括：步骤A2：接收解列牵引变电所对应的故障点位置和解列类型；步骤B2：确定依据所述轨道供电系统正常状态数学模型中，与所述故障点位置对应的节点编号；步骤C2：依据所述解列类型分别修正所述轨道供电系统正常状态数学模型的节点导纳矩阵Y中所述节点编号对应的导纳值以及节点电流列向量I中所述节点编号对应的电流值，得到修正后的导纳矩阵Y’和节点电流列向量I’；步骤D2：利用修正后的所述导纳矩阵Y’和节点电流列向量I’，按照与所述解列类型对应的计算方式，计算获得线路上全部解列电压。优选的，预设解列牵引变电所两端的节点编号分别为k，k+1，其中，所述k、k+1为1至2N中的任意整数，当解列类型为解列后大双边供电时，步骤C2和步骤D2分别具体为：步骤C2：分别令所述解列牵引变电所对应的并联导纳值Yk,k+1＝0，等效电流源幅值Ik＝0，得到修正后的导纳矩阵Y’和节点电流列向量I’；步骤D2：将修正后的所述导纳矩阵Y’和节点电流列向量I’带入所述节点导纳网络方程，得到线路上全部解列电压。优选的，预设解列牵引变电所两端的节点编号分别为k，k+1，其中，所述k、k+1为1至2N中的任意整数，当解列类型为解列后单边供电且为首端或末端牵引变电所解列后单边供电时，步骤C2和步骤D2分别具体为：步骤C2：分别令所述解列牵引变电所对应的并联导纳值Yk,k+1＝0，等效电流源幅值Ik＝0；得到修正后的导纳矩阵Y’和节点电流列向量I’；步骤D2：将修正后的所述导纳矩阵Y’和节点电流列向量I’带入所述节点导纳网络方程，得到线路上全部解列电压。优选的，预设解列牵引变电所两端的节点编号分别为k，k+1，其中，所述k、k+1为1至2N中的任意整数，当解列类型为解列后单边供电且为线路中部牵引变电所解列后单边供电时，步骤C2和步骤D2分别具体为：步骤C2：设与所述解列牵引变电所节点相邻的上一个节点编号分别为：上行接触网节点a、上行钢轨节点b、下行接触网节点c、下行钢轨节点d；下一个节点编号分别为：上行接触网节点e、上行钢轨节点f、下行接触网节点g、下行钢轨节点h，分别令所述解列牵引变电所对应的等效电流源幅值Ik＝0，并联导纳值Yk,k+1＝0，且所述解列牵引变电所节点与其所属节点数组的上一个节点的互导纳均为0，即Yk,a＝0；Yk,c＝0；Yk+1,b＝0；Yk+1,d＝0或者所述解列牵引变电所节点与其所属节点数组的下一个节点的互导纳均为0；即Yk,e＝0；Yk,g＝0；Yk+1,f＝0；Yk+1,h＝0，得到修正后的导纳矩阵Y’和节点电流列向量I’；步骤D2：将修正后的所述导纳矩阵Y’和节点电流列向量I’带入所述节点导纳网络方程，得到线路上全部解列电压。优选的，预设解列牵引变电所两端的节点编号分别为k，k+1，其中，所述k、k+1为1至2N中的任意整数，当解列类型为解列后单机组运行双边供电时，步骤C2和步骤D2分别具体为：步骤C2：分别令所述解列牵引变电所对应的并联导纳值Y’k,k+1＝Yk,k+1/2，等效电流源幅值I’k＝Ik/2；得到修正后的导纳矩阵Y’和节点电流列向量I’；步骤D2：将修正后的所述导纳矩阵Y’和节点电流列向量I’带入所述节点导纳网络方程，得到线路上全部解列电压。本专利技术公开的牵引变电所解列故障建模方法，以全线牵引变电所作为基础，综合考虑全线牵引变电所对解列电压的影响，从而使得直流牵引变电所解列故障数学建模更加符合城市轨道交通直流牵引变电所解列的真实情况，得到的结果更加准确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种牵引变电所解列故障建模方法，其特征在于，包括：步骤A1：预设N个牵引变电所、M个上行机车以及L个下行机车，每个牵引变电所、上行机车以及下行机车的两端均分别设定一个节点，所述线路首端的牵引变电所的位置坐标为坐标原点，所述线路首端指向末端的方向为坐标轴正方向，按照位置坐标从小到大并且同一位置坐标处先上行接触网后上行钢轨的顺序对所述N个牵引变电所两端的节点进行编号，其编号范围为1至2N，然后按照位置坐标从小到大并且同一位置坐标处先上行接触网后上行钢轨的顺序对所述M个上行机车两端的节点继续进行编号，其编号范围为2N+1至2N+2M；再按照位置坐标从小到大并且同一位置坐标处先下行接触网后下行钢轨的顺序对所述L个下行机车两端的节点继续进行编号，其编号范围为2N+2M+1至2N+2M+2L；步骤B1：分别为所述上行接触网、下行接触网、上行钢轨以及下行钢轨上的节点分配一个数组，将所述节点编号按照所述节点所在线路确定对应的数组，并按照位置坐标由小到大的顺序依次存储至对应的数组；步骤C1：构建与所述节点数组对应的轨道供电系统正常状态固定拓扑结构等效电路；步骤D1：分别计算所述轨道供电系统正常状态固定拓扑结构等效电路中，所述数组中存储的各个节点的自导纳以及各个节点间的互导纳，并将结果存储至节点导纳矩阵Y；步骤E1：依据所述N个牵引变电所等效电流源幅值生成节点电流列向量I；步骤F1：设定轨道供电系统正常状态数学模型的节点导纳网络方程：Y*U＝I，其中，所述U为所述直流牵引供电系统各节点的电压，为待求量。...

【技术特征摘要】
1.一种牵引变电所解列故障建模方法，其特征在于，包括：步骤A1：预设N个牵引变电所、M个上行机车以及L个下行机车，每个牵引变电所、上行机车以及下行机车的两端均分别设定一个节点，线路首端的牵引变电所的位置坐标为坐标原点，所述线路首端指向末端的方向为坐标轴正方向，按照位置坐标从小到大并且同一位置坐标处先上行接触网后上行钢轨的顺序对所述N个牵引变电所两端的节点进行编号，其编号范围为1至2N，然后按照位置坐标从小到大并且同一位置坐标处先上行接触网后上行钢轨的顺序对所述M个上行机车两端的节点继续进行编号，其编号范围为2N+1至2N+2M；再按照位置坐标从小到大并且同一位置坐标处先下行接触网后下行钢轨的顺序对所述L个下行机车两端的节点继续进行编号，其编号范围为2N+2M+1至2N+2M+2L；步骤B1：分别为所述上行接触网、下行接触网、上行钢轨以及下行钢轨上的节点分配一个数组，将所述节点编号按照所述节点所在线路确定对应的数组，并按照位置坐标由小到大的顺序依次存储至对应的数组；步骤C1：构建与所述节点数组对应的轨道供电系统正常状态固定拓扑结构等效电路；步骤D1：分别计算所述轨道供电系统正常状态固定拓扑结构等效电路中，所述数组中存储的各个节点的自导纳以及各个节点间的互导纳，并将结果存储至节点导纳矩阵Y；步骤E1：依据所述N个牵引变电所等效电流源幅值生成节点电流列向量I；步骤F1：设定轨道供电系统正常状态数学模型的节点导纳网络方程：Y*U＝I，其中，所述U为直流牵引供电系统各节点的电压，为待求量。2.一种牵引变电所解列电压确定方法，其特征在于，该方法依据如权利要求1中的由牵引变电所解列故障建模方法得到的轨道供电系统正常状态数学模型，该方法包括：步骤A2：接收解列牵引变电所对应的故障点位置和解列类型；步骤B2：确定依据所述轨道供电系统正常状态数学模型中，与所述故障点位置对应的节点编号；步骤C2：依据所述解列类型分别修正所述轨道供电系统正常状态数学模型的节点导纳矩阵Y中所述节点编号对应的导纳值以及节点电流列向量I中所述节点编号对应的电流值，得到修正后的导纳矩阵Y’和节点电流列向量I’；步骤D2：利用修正后的所述导纳矩阵Y’和节点电流列向量I’，按照与所述解列类型对应的计算方式，计算获得线路上全部解列电压。3.如权利要求2所述的确定方法，其特征在于，预设解列牵引变电所两端的节点编号分别为k，k+1，其中，所述k、k+1为1至2N中的任意整数，当解列类型为解列后大双边供电时，步骤C2和步骤D2分别具体为：步骤C2：分别令所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，王坚，李江红，张宇，陈华国，张铁军，何海兴，李卫红，陈广赞，
申请(专利权)人：南车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43