一种城市轨道交通中压网络潮流分析计算方法技术

本发明专利技术提供一种城市轨道交通中压网络潮流分析计算方法，其中每台牵引变电所或配电所与第一交流母线的连接点为一节点，方法包括：依据n台牵引变电所和配电所的位置信息，按照预设规则，对n台牵引变电所和配电所分别与第一交流母线连接的各个节点进行独立编号，并将编号后的节点存储到节点编号数组中；根据各牵引变电所、配电所的位置信息、各牵引变电所、配电所的参数信息以及各牵引变电所、配电所t时刻的输出功率，计算t时刻节点编号数组中各节点的运算负荷；计算节点编号数组中相邻节点之间的线性阻抗；依据节点编号数组、节点编号数组中各节点的运算负荷以及节点编号数组中相邻节点之间的线性阻抗，自动生成第一交流母线潮流计算等值电路。

【技术实现步骤摘要】
一种城市轨道交通中压网络潮流分析计算方法
本专利技术涉及城市轨道交通供电系统中压网络潮流分析
，更具体的说，涉及一种城市轨道交通中压网络潮流分析计算方法。
技术介绍
中压网络潮流是指负荷功率在中压网络的分布情况，通过对供电系统的潮流计算，能够准确地了解到中压网络负荷功率在各支路的分布、各节点的电压损失、线路能耗以及供电系统负荷总功率因数。通常，中压网络潮流分析计算的主要内容包括计算中压网络各节点的电压分布与功率分布。其中功率分布包括有功功率分布和无功功率分布。通过中压网络潮流分析计算，以验证以下内容：1)各变电所的母线电压是否在设计允许范围内；2)中压网络的中压电缆在各种运行方式情况下，是否会出现过负荷情况；3)中压网络供电分区的功率分布是否均衡。如果上述计算分析结果不满足中压网络的技术要求，则必须修正中压网络拓扑结构或运行方式，以保障城市轨道交通供电系统安全可靠地运行，且尽量满足节能要求。目前现有的城市轨道交通中压网络潮流分析计算方法主要包括解析计算、模拟计算、数学模型计算三类方法。其中，解析计算方法利用公式进行计算，其通常会采用各种近似假定条件进行简化计算。这种方法只适用较简单的中压网络，且计算结果误差较大。模拟计算方法是利用一些装置来模拟城市轨道供电系统中压网络，进而对模拟的中压网络设备的各电量进行实时监测。通过将监测得到的结果乘以一定的比例系数以得到实际系统的运行参数。然而该类方法由于是采用模拟设备来模拟中压网络，非常耗费时间、人力、物力，成本较高。数学模型计算方法是根据某个特定拓扑结构的中压网络，人工进行交流母线节点排序，并建立相应的数学模型及进行潮流分析计算。然而该方法适用范围窄，所建数学模型只是适合某个特定拓扑结构的中压网络，当改变城市轨道交通中压网络外部电源供电方式或中压网络接入的直流牵引变电所、配电所数量或位置时，就需要重新对新的中压网络拓扑进行相应数学建模和潮流分析计算，因此该传统的数学模型计算方法不能自适应任意中压网络拓扑结构，不具备通用性、灵活性、高效性。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供一种城市轨道交通中压网络潮流分析计算方法，以解决现有技术中传统的数学模型计算方法不能自适应任意中压网络拓扑结构，不具备通用性、灵活性、高效性的问题。技术方案如下：本专利技术提供一种城市轨道交通中压网络潮流分析计算方法，应用于中压网络系统，所述中压网络系统包括至少一个主变电所，其中一个所述主变电所至少包括第一主变压器；所述第一主变压器通过第一交流母线连接n台牵引变电所和配电所，所述n为正整数；每台所述牵引变电所与所述第一交流母线的连接点为一节点，每台所述配电所与所述第一交流母线的连接点为一节点，所述方法包括：依据所述n台牵引变电所和配电所的位置信息，按照预设规则，对所述n台牵引变电所和配电所分别与所述第一交流母线连接的各个节点进行独立编号，并将编号后的节点存储到节点编号数组中；其中确定所述第一主变压器与所述第一交流母线连接的节点为第一节点；根据各牵引变电所、配电所的位置信息、各牵引变电所、配电所的参数信息以及各牵引变电所、配电所t时刻的输出功率，计算t时刻所述节点编号数组中各节点的运算负荷；t大于等于0；计算所述节点编号数组中相邻节点之间的线性阻抗；依据所述节点编号数组、所述节点编号数组中各节点的运算负荷以及所述节点编号数组中相邻节点之间的线性阻抗，自动生成所述第一交流母线潮流计算等值电路。优选地，所述计算所述第一交流母线潮流计算等值电路后，所述方法还包括：根据所述等值电路，自判断所述第一交流母线的始端节点和终端节点；依据所述第一交流母线的始端节点和终端节点，以及所述节点编号数组，识别正向潮流流通的节点路径和反向潮流流通的节点路径；根据所述反向潮流流通的节点路径，由所述终端节点向所述始端节点反算功率；根据所述正向潮流流通的节点路径，由所述始端节点向所述终端节点正算电压。优选地，所述根据所述反向潮流流通的节点路径，由所述终端节点向所述始端节点反算功率包括：根据所述反向潮流流通的节点路径，利用公式：Sstart＝Send+ΔS计算所述反向潮流流通的节点路径的反算功率；其中，其中Send、Pend、Qend、Uend分别为线路或变压器终端节点的视在功率、有功功率和无功功率；R+jX为线路或变压器等效支路阻抗。优选地，所述根据所述正向潮流流通的节点路径，由所述始端节点向所述终端节点正算电压包括：根据所述正向潮流流通的节点路径，利用公式：计算所述正向潮流流通的节点路径的正算电压；其中，其中，Pbranch、Qbranch、Ustart分别为线路或变压器支路流通的有功功率、无功功率、始端节点电压；ΔU、δU分别为电压降的纵分量和横分量。优选地，还包括：利用公式判断计算得到的节点路径中各节点的电压是否收敛；其中ξ为正数；如果不收敛，则以当前各节点电压为初始电压重新反算各节点功率，进而在重新正算各节点电压，如此反复，直到节点路径中各节点的电压均满足如果收敛，结束所述t时刻中压网络潮流分析计算方法，并输出t时刻潮流分析计算结果，进入下一时刻的中压网络潮流分析计算方法流程。优选地，所述对所述n台牵引变电所和配电所分别与所述第一交流母线连接的各个节点进行独立编号前，所述方法还包括：利用公式|li-l1|<ξ，判断所述n台牵引变电所和配电所分别与所述第一交流母线连接的各个节点中是否存在与所述第一节点重合的节点；所述第一节点为所述第一主变压器与所述第一交流母线连接的节点；其中li为各牵引变电所、配电所的位置信息；l1为所述第一节点的位置信息；ξ为正数；当判断所述n台牵引变电所和配电所分别与所述第一交流母线连接的各个节点中存在与所述第一节点重合的节点时，则不再对与所述第一节点重合的节点进行编号；当判断所述n台牵引变电所和配电所分别与所述第一交流母线连接的各个节点中不存在与所述第一节点重合的节点时，以所述第一节点为中心，按照预设规则对所述n台牵引变电所和配电所分别与所述第一交流母线连接的各个节点进行独立编号。优选地，所述预设规则包括：以所述第一节点为中心，沿所述第一交流母线的第一方向依次将各个节点编号为第二节点、第三节点直至第m节点，沿所述第一交流母线的第二方向依次将各个节点编号为第m+1节点、第m+2节点直至第n节点；其中，m为大于等于0的整数，m小于等于n；或，所述预设规则包括：以所述第一节点为中心，沿所述第一交流母线的第一方向依次将各个节点编号为第二节点、第三节点直至第n节点；或，沿所述第一交流母线的第二方向依次将各个节点编号为第二节点、第三节点直至第n节点。优选地，所述根据各牵引变电所、配电所的位置信息、各牵引变电所、配电所的参数信息以及各牵引变电所、配电所t时刻的输出功率，计算t时刻所述节点编号数组中各节点的运算负荷包括：利用公式分别计算所述节点编号数组中各节点的运算负荷；其中，S'为所述牵引变电所或配电所的运算负荷；P'、Q'分别为牵引变电所变压器或配电所变压器高压侧的有功功率和无功功率；ΔP、ΔQ分别为牵引变电所变压器或配电所变压器的有功损耗和无功损耗；P"、Q"分别为牵引变电所变压器或配电所变压器低压侧的有功功率和无功功率。优选地，所述配电所变压器低压侧的有功功率和无功功率由输入直接得到；所述牵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市轨道交通中压网络潮流分析计算方法，应用于中压网络系统，所述中压网络系统包括至少一个主变电所，其中一个所述主变电所至少包括第一主变压器；所述第一主变压器通过第一交流母线连接n台牵引变电所和配电所，所述n为正整数；其特征在于，每台所述牵引变电所与所述第一交流母线的连接点为一节点，每台所述配电所与所述第一交流母线的连接点为一节点，所述方法包括：依据所述n台牵引变电所和配电所的位置信息，按照预设规则，对所述n台牵引变电所和配电所分别与所述第一交流母线连接的各个节点进行独立编号，并将编号后的节点存储到节点编号数组中；其中确定所述第一主变压器与所述第一交流母线连接的节点为第一节点；根据各牵引变电所、配电所的位置信息、各牵引变电所、配电所的参数信息以及各牵引变电所、配电所t时刻的输出功率，计算t时刻所述节点编号数组中各节点的运算负荷；t大于等于0；计算所述节点编号数组中相邻节点之间的线性阻抗；依据所述节点编号数组、所述节点编号数组中各节点的运算负荷以及所述节点编号数组中相邻节点之间的线性阻抗，自动生成所述第一交流母线潮流计算等值电路。

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通中压网络潮流分析计算方法，应用于中压网络系统，所述中压网络系统包括至少一个主变电所，其中一个所述主变电所至少包括第一主变压器；所述第一主变压器通过第一交流母线连接n台牵引变电所和配电所，所述n为正整数；其特征在于，每台所述牵引变电所与所述第一交流母线的连接点为一节点，每台所述配电所与所述第一交流母线的连接点为一节点，所述方法包括：依据所述n台牵引变电所和配电所的位置信息，按照预设规则，对所述n台牵引变电所和配电所分别与所述第一交流母线连接的各个节点进行独立编号，并将编号后的节点存储到节点编号数组中；其中确定所述第一主变压器与所述第一交流母线连接的节点为第一节点；根据各牵引变电所和配电所的位置信息、各牵引变电所和配电所的参数信息以及各牵引变电所和配电所t时刻的输出功率，计算t时刻所述节点编号数组中各节点的运算负荷；t大于等于0；计算所述节点编号数组中相邻节点之间的线性阻抗；依据所述节点编号数组、所述节点编号数组中各节点的运算负荷以及所述节点编号数组中相邻节点之间的线性阻抗，自动生成所述第一交流母线潮流计算等值电路；根据所述等值电路，自判断所述第一交流母线的始端节点和终端节点；依据所述第一交流母线的始端节点和终端节点，以及所述节点编号数组，识别正向潮流流通的节点路径和反向潮流流通的节点路径；根据所述反向潮流流通的节点路径，由所述终端节点向所述始端节点反算功率；根据所述正向潮流流通的节点路径，由所述始端节点向所述终端节点正算电压。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述反向潮流流通的节点路径，由所述终端节点向所述始端节点反算功率包括：根据所述反向潮流流通的节点路径，利用公式：Sstart＝Send+ΔS计算所述反向潮流流通的节点路径的反算功率；其中，其中Send、Pend、Qend分别为线路或变压器终端节点的视在功率、有功功率和无功功率；R+jX为线路或变压器等效支路阻抗。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述正向潮流流通的节点路径，由所述始端节点向所述终端节点正算电压包括：根据所述正向潮流流通的节点路径，利用公式：计算所述正向潮流流通的节点路径的正算电压；其中，其中，Pbranch、Qbranch、Ustart分别为线路或变压器支路流通的有功功率、无功功率、始端节点电压；ΔU、δU分别为电压降的纵分量和横分量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：利用公式判断计算得到的节点路径中各节点的电压是否收敛；其中ξ为正数；如果不收敛，则以当前各节点电压为初始电压重新反算各节点功率，进而再重新正算各节点电压，如此反复，直到节点路径中各节点的电压均满足如果收敛，结束所述t时刻中压网络潮流分析计算方法，并输出t时刻潮流分析计算结果，进入下一时刻的中压网络潮流分析计算方法流程。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，王坚，陈华国，李江红，张宇，张铁军，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