一种网络化运营的分散式城轨供电系统支援供电方法技术方案

本发明专利技术公开了一种网络化运营的分散式城轨供电系统支援供电方法，具体为：建立网络化运营的分散式城轨供电系统拓扑模型；提出网络化支援供电数学模型；采用分层优化的方法进行求解，先通过拓扑搜索生成开关操作次数最少的候选方案集，再通过潮流计算从中找出中压系统附加有功损耗最小的可行方案。本发明专利技术为网络化支援供电方案的选择提供理论指导；同时，通过本发明专利技术所提方法可分析不同故障情况下，网络化支援供电方式的可行性和必要性。

【技术实现步骤摘要】
一种网络化运营的分散式城轨供电系统支援供电方法
本专利技术属于网络化运营的城轨供电领域，具体涉及一种网络化运营的分散式城轨供电系统支援供电方法。
技术介绍
近年来，地铁线网规模不断扩大，已呈现网络化运营的特点。作为地铁动力源泉的供电系统同样规模庞大，但目前仍保持单条线路独立运营，电源开闭所退出后，只能利用本线路其它外部电源进行支援供电。因此，为提高城市轨道交通的供电灵活性和供电可靠性，提出同换乘站不同线路变电所之间设置联络开关线路，实现分散式城轨供电系统的网络化运营。该工程背景下，可利用相邻线路的外部电源进行支援供电，直至恢复本线路失电区域的正常供电。利用其它外部电源支援供电存在多个条件的约束，如开闭所每路进线电源的备用容量，中压电缆的最大载流量，重新划分供电分区内各变电所中压母线侧电压等。不同支援供电方案下，调度过程中的开关操作次数可能不同，故障恢复后的中压系统有功损耗具有差异。因此，需要为网络化支援供电方案的选择提供技术指导。同时，需要分析不同故障情况下，网络化支援供电方式的可行性和必要性。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种网络化运营的分散式城轨供电系统支援供电方法。本专利技术的一种网络化运营的分散式城轨供电系统支援供电方法如图1所示，具体步骤为：步骤1：假设各换乘站处均可设置跨线联络线路，按简化原则对网络化运营的分散式城轨供电系统进行拓扑化建模，估算每路进线电源的备用容量。步骤2：利用拓扑模型模拟故障，确定失电中压母线集，带电中压母线集，估算失电区域的负荷之和。步骤3：以开关操作次数最少为目标，基于拓扑搜索生成满足运行方式约束和外部电源容量约束的候选方案集。步骤4：基于潮流计算校验各候选方案是否满足节点电压约束和支路电流约束，若存在可行方案，求解中压系统附加有功损耗，否则返回步骤3重新求解候选方案集。步骤5：选取中压系统附加有功损耗最小的可行方案为最优支援供电方案。上述拓扑模型的简化原则为：(1)将城网变电站中馈电母线视为电源节点，变电所每段中压母线视为负荷节点，网络中所有节点分为电源节点集和负荷节点集；(2)将中压网络电力线路、母线分段开关线路视为边；(3)支援供电距离受电力线路等值阻抗、电纳参数的影响，选取线路长度作为边的权；(4)支援供电能力受进线电源容量的限制，分别选取供电容量和负荷功率作为电源节点和负荷节点的权。以恢复失电区域全部一、二级负荷为前提，支援供电的优化目标为：(1)开关操作次数最少：fs＝minFs式中，Fs为支援供电故障恢复过程中的开关操作次数。(2)中压系统附加有功损耗最小：式中，为正常运行时、支援供电后的中压系统有功损耗。支援供电的约束条件为：(1)节点电压约束：在支援供电重新划分的供电分区内部，各变电所中压母线的电压应满足：Umin≤Ul≤Umax式中，Umax、Umin分别为负荷节点l电压的上限和下限。(2)支路电流约束：支援供电的开闭所与各变电所之间的供电路径中，流经各中压线路的电流应满足：I(i,j)≤I(i,j)max式中，I(i,j)为支路(i,j)中流过的电流，I(i,j)max为支路(i,j)允许的电流最大值。(3)外部电源容量约束：支援供电的开闭所每路进线电源的容量应满足：g∈NGs式中，Sg为电源节点g引出的进线电源容量；Pl,T，Ql,T为负荷节点l直连的牵引负荷有功功率，无功功率；Pl,B，Ql,B为负荷节点l直连的降压负荷有功功率，无功功率；NL,g为电源节点g供电的负荷节点集；NGs为支援供电的电源节点集。(4)运行方式约束：城轨供电系统保持“开环运行”，变电所每段中压母线由开闭所一路进线电源供电。本专利技术与现有技术相比的有益技术效果为：1、本专利技术所提方法同时考虑了调度快速性和运行经济性，减少了开关操作次数和中压系统附加损耗，为不同数量、不同位置开闭所退出情况下，分散式城轨供电系统支援供电方案的选择提供参考。2、利用本专利技术建立的拓扑模型可模拟不同故障情况，针对各换乘站分析不同故障情况下跨线支援供电的可行性和必要性，为网络化运营工程的实施提供理论技术支持。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。图2为实施例中某地铁部分路网供电系统简图。图3为实施例中某地铁供电系统故障情况下的局部拓扑图。图4为实施例中最优支援供电方案分层优化求解流程图。图5为实施例中某地铁供电系统部分中压网络示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。参见图2，该图为某地铁部分路网供电系统简图，各换乘站设置跨线联络开关线路后，中压网络由单线独立的环网结构逐渐变为多线连通的网格结构。因此，采用n×n阶邻接矩阵A和1×n阶权重矩阵W的表示形式，描述含n个节点，m条线路的分散式城轨供电系统拓扑模型。式中，aij为A中元素；dij为节点i与节点j间中压线路的长度。式中，wi为W中元素；Si为节点i引出的进线电源容量；分别为节点i直连的牵引负荷功率和降压负荷功率。此外，用n×n阶节点关联矩阵B描述各中压线路的运行状态。式中，bij为B中元素。设Disg,l为电源节点g、负荷节点l间供电路径包含的边数。采用Floyd算法，根据B计算节点g、l间的最短路径长度即为Disg,l。根据所有Disg,l(g∈NG,l∈NL)可确定当前运行方式下，各开闭所每路进线电源的供电范围、各变电所每段中压母线的带电状态。参见图3，该图为某地铁供电系统故障情况下的局部拓扑图，利用相邻外部电源对单失电区域进行支援供电的可动作开关由L1、L2、L3三个部分组成，开关操作次数最少的目标函数可表示为：式中，Fs为开关操作次数；L1为失电区域与相邻供电分区之间联络开关所在支路集；L2/L3为失电区域内部联络开关/联络馈线开关所在支路集；αij和βij为表示开关状态的0-1变量，αij＝1表示支路(i,j)中联络开关闭合，反之保持断开，βij＝1表示支路(i,j)中联络馈线开关断开，反之保持闭合。参见图3，根据拓扑模型的简化原则，支援供电引起的中压系统附加有功损耗可表示为：式中，为正常运行时、支援供电后的中压系统有功损耗；为正常运行时、支援供电后电源节点g供电范围内的中压系统有功损耗；NG'、NG/NG'为两种情况下供电范围不同、相同的电源节点集；中压系统附加有功损耗最小的目标函数可表示为：参见图4，该图为最优支援供电方案分层优化求解流程图，正常运行方式下的拓扑模型用A、B、W表示，模拟故障情况下的拓扑模型用A'、B'、W表示，失电中压母线集为NF，带电中压母线集为NE，候选方案集为Ms，第1阶段的具体步骤为：1)根据A'、B'、NF、NE找本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网络化运营的分散式城轨供电系统支援供电方法，其特征在于，具体步骤为：/n步骤1：假设各换乘站处均可设置跨线联络线路，按简化原则对网络化运营的分散式城轨供电系统进行拓扑化建模，估算每路进线电源的备用容量；/n步骤2：利用拓扑模型模拟故障，确定失电中压母线集，带电中压母线集，估算失电区域的负荷之和；/n步骤3：以开关操作次数最少为目标，基于拓扑搜索生成满足运行方式约束和外部电源容量约束的候选方案集；/n步骤4：基于潮流计算校验各候选方案是否满足节点电压约束和支路电流约束，若存在可行方案，求解中压系统附加有功损耗，否则返回步骤3重新求解候选方案集；/n步骤5：选取中压系统附加有功损耗最小的可行方案为最优支援供电方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种网络化运营的分散式城轨供电系统支援供电方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤1：假设各换乘站处均可设置跨线联络线路，按简化原则对网络化运营的分散式城轨供电系统进行拓扑化建模，估算每路进线电源的备用容量；
步骤2：利用拓扑模型模拟故障，确定失电中压母线集，带电中压母线集，估算失电区域的负荷之和；
步骤3：以开关操作次数最少为目标，基于拓扑搜索生成满足运行方式约束和外部电源容量约束的候选方案集；
步骤4：基于潮流计算校验各候选方案是否满足节点电压约束和支路电流约束，若存在可行方案，求解中压系统附加有功损耗，否则返回步骤3重新求解候选方案集；
步骤5：选取中压系统附加有功损耗最小的可行方案为最优支援供电方案。


2.根据权利要求1所述的一种网络化运营的分散式城轨供电系统支援供电方法，其特征在于，所述拓扑模型的简化原则为：
(1)将城网变电站中馈电母线视为电源节点，变电所每段中压母线视为负荷节点，网络中所有节点分为电源节点集和负荷节点集；
(2)将中压网络电力线路、母线分段开关线路视为边；
(3)支援供电距离受电力线路等值阻抗、电纳参数的影响，选取线路长度作为边的权；
(4)支援供电能力受进线电源容量的限制，分别选取供电容量和负荷功率作为电源节点和负荷节点的权。


3.根据权利要求1所述的一种网络化运营的分散式城轨供电系统支援供电方法，其特征在于，所述支援供电的优化目...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘卫国，曾力勇，谢文君，王俊，郭小敏，肖练，赵佳微，张乐萌，刘炜，
申请(专利权)人：通号长沙轨道交通控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43