一种车网耦合的地铁供电系统电力潮流计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种车网耦合的地铁供电系统电力潮流计算方法，包括：步骤S10，基于供电系统与列车运行之间的耦合关系模拟等效交直流侧电力元件属性参数；步骤S11，根据交直流侧电力元件属性参数、线路基础数据以及列车运行信息建立直流侧供电网络模型和交流侧供电网络模型；步骤S12，根据直流侧供电网络模型和交流侧供电网络模型交叉迭代计算直流侧电力潮流值和交流侧电力潮流值。本发明专利技术提供的车网耦合的地铁供电系统电力潮流计算方法，通过直流侧供电网络模型和交流侧供电网络模型的交叉迭代计算，能有效提高电力潮流值的计算精度。

A method for calculating power flow of metro power supply system with coupling of vehicle network

The invention discloses a power supply system of metro car network coupling power flow calculation method, which comprises the following steps: S10, the coupling relationship between the power supply system and train operation simulation of equivalent AC and DC power components based on attribute parameters; step S11, according to the AC and DC power components are line parameters, basic data and train information establishment the DC power supply network model and the AC side power supply network model; step S12, calculation of DC power flow and AC power flow according to the value of cross iteration DC power supply network model and the AC side power supply network model. Power flow calculation method of power supply system of metro car network coupling provided by the invention, the cross iteration of DC power supply network model and the AC side power supply network model, the calculation accuracy can effectively improve the power flow value.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模拟仿真
，具体涉及一种车网耦合的地铁供电系统电力潮流计算方法。
技术介绍
地铁供电系统是城市轨道交通运营的动力源泉，主要负责电能的传输、转换与供应，为电动列车供电并提供地铁车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物的动力照明用电。按系统功能不同，将地铁供电系统划分为：外部电源、主变电所或电源开闭所、牵引变电所、动力变电所，主要由高压供电系统、牵引供电系统、动力照明供电系统三部分组成。其中外部电源是主变电所或电源开闭所的直接供电源泉，是整个供电系统的最终电能供应商，主要为发电厂；高压供电系统从主变电所或电源开闭所引进110KV交流电，经过降压变压器变为35KV交流电，供给牵引供电系统和动力照明供电系统用电；牵引供电系统将35KV交流电整流降压为1500V或750V直流用电，供给列车牵引、蓄电池充电等直流用电(DC1500V或DC750V)以及车内照明、空调、空压机等交流用电(AC380V/AC220V)，其中，DC1500V主要为接触网供电方式，DC750V主要为接触轨供电方式；动力照明供电系统将35KV交流电降压为400V交流电，供车站及站间的照明用电，空调、电梯、风机等动力电源用电以及通信、信号、自动化等设备电源用电。随着城市轨道交通行业与社会经济的快速发展，人们对于舒适、快捷、安全、准点运行的交通工具有着较高的要求，因此设计安全准点的地铁列车运行具有重要的理论与现实意义。供电仿真模块是地铁OCC电调仿真培训系统的重要模块，也是电调服务器系统的主要计算部分。根据供电仿真模块的功能需求，将供电仿真模块主要分为三大模块，即电力系统建模模块、电力系统计算模块、系统联锁与控制模块。电力系统建模包括供电系统直流供电部分的建模和交流供电部分的建模，现有技术中，对已建立的电力系统供电模型，采用交直流分开迭代计算的方法，对交直流供电部分的模型分别进行迭代计算，致使计算结果精确度不高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是对地铁OCC电调仿真采用交直流分开迭代的计算方法导致计算结果精确度不高的问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种车网耦合的地铁供电系统电力潮流计算方法，包括：步骤S10，基于供电系统与列车运行之间的耦合关系模拟等效交直流侧电力元件属性参数；步骤S11，根据交直流侧电力元件属性参数、线路基础数据以及列车运行信息建立直流侧供电网络模型和交流侧供电网络模型；步骤S12，根据直流侧供电网络模型和交流侧供电网络模型交叉迭代计算直流侧电力潮流值和交流侧电力潮流值。本专利技术提供的地铁供电系统电力潮流计算方法，是基于供电系统与列车运行之间的耦合关系模拟等效主变电所、降压变电所、输电线路、牵引变电所、列车、输电线路、接触网、走形轨等属性参数，设计地铁供电系统交直流侧各电力元件物理模型并将其组建为交直流侧交叉迭代计算模型，利用牵引变电所中整流机组外特性曲线所对应的电流输出范围及其与之相对应的电压与电阻，结合列车与牵引网的耦合关系，将牵引供电系统与列车运行之间的耦合关系融入其中，计算供电系统各节结点电压、支路电流、各电力元件消耗的有功功率与无功功率等电力潮流值。通过直流侧供电网络模型和交流侧供电网络模型的交叉迭代计算，能有效提高电力潮流值的计算精度，具有运算速度快、实时性好的优点，同时该模型能更准确地描述地铁列车与牵引网的耦合影响关系。进一步地，模拟等效直流侧电力元件属性参数包括：将接触轨、直流馈线以及母线视为匀质电阻并将其等效为电阻与导线串联，将列车视为消耗有功电度与无功电度的功率源负荷，将钢轨对大地的泄露电阻以π型电路进行等效，将牵引变电所中的整流机组等效为电压值为Vf·Vs的受控电压源与电阻值为Req的电阻串联，其中，Vs为整流机组输出电压，Vf为整流机组受控因子且Vf＝α·Vs·Req，Req为整流机组外特性曲线斜率的绝对值，α为元件特性参数且0＜α＜0.01。将整流机组等效为受控电压源与电阻串联，整流机组受控因子为交流侧电力潮流值，使交直流侧计算相互迭代，能有效提高计算精度。列车采用功率源模型进行等效，较于电流源模型更加与地铁现场实际吻合，可以计算多车运行相互耦合的关系，能准确计算出任意时刻列车取流和接触网网压。进一步地，交叉迭代计算直流侧电力潮流值包括：步骤S20，对牵引变电所节点、列车节点、接触网节点、轨道节点分别按顺序进行编号；步骤S21，创建直流侧节点导纳矩阵；步骤S22，判断本次计算是否为首次计算直流侧消耗的有功功率和无功功率；若本次计算是首次计算直流侧消耗的有功功率和无功功率，执行步骤S23，设置整流机组的工作区间为第一工作区间并根据整流机组的工作区间相关电力值建立节点电压方程，否则执行步骤S24，根据交流侧的节点电压建立节点电压方程；步骤S25，求解节点电压方程以获得各列车节点电压和各整流机组的负荷电流；步骤S26，判断各整流机组的负荷电流是否在其工作区间对应的负荷电流范围内；若各整流机组的负荷电流均在其工作区间对应的负荷电流范围内，则执行步骤S27，判断各列车节点电压是否满足收敛精度，否则执行步骤S28，调整整流机组的工作区间并根据整流机组的工作区间相关电力值建立节点电压方程，重复执行步骤S25；若各列车节点电压不满足收敛精度，执行步骤S29，根据恒功率原则修正列车节点的牵引取流值，重复执行步骤S21，否则求解直流侧消耗的有功功率和无功功率。进一步地，调整整流机组的工作区间包括：若整流机组负荷电流小于当前工作区间对应的负荷电流范围的最小值，则设置整流机组的工作区间为当前工作区间的前一工作区间；若整流机组负荷电流大于当前工作区间对应的负荷电流范围的最大值，则设置整流机组的工作区间为当前工作区间的后一工作区间。进一步地，模拟等效交流侧电力元件属性参数包括：将主变电所当作平衡节点，将牵引降压混合所和降压变电所当作PQ节点，将供配电线路按交流输电线路π型等值电路建模。进一步地，交叉迭代计算交流侧电力潮流值包括：步骤S30，对主变电所节点、牵引降压混合所节点以及降压变电所节点分别按顺序进行编号；步骤S31，创建交流侧节点导纳矩阵；步骤S32，预设各节点电压初值；步骤S33，将各节点电压初值代入公式以获得功率偏差向量，其中，ΔPi为节点i的有功功率偏差向量，ΔQi为节点i的无功功率偏差向量，Pis为节点i注入有功功率，Qis为节点i注入无功功率，ei为节点i的节点电压实部，fi为节点i的节点电压虚部，ej为节点j的节点电压实部，fj为节点j的节点电压虚部，Gij为位于交流侧节点导纳矩阵中第i行、第j列的元素的实部，Bij为位于交流侧节点导纳矩阵中第i行、第j列的元素的虚部，n为节点个数；步骤S34，判断各功率偏差向量是否收敛；若各功率偏差向量收敛，则执行步骤S35，计算交流侧的节点电压、支路电流、负荷电流以及负荷的功率，否则执行步骤S36，将各节点电压初值代入公式和构建雅克比矩阵其中，步骤S36，求解牛顿拉夫逊方程以获得各节点修正变量步骤S37，根据修正公式获得各节点电压修正后的值，并将各节点电压修正后的值作为各节点电压初值，重复执行步骤S33，其中，k为迭代次数。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术提供的车网耦合的地铁供电系统电力潮流计算方法，交叉迭代计算直流侧电力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车网耦合的地铁供电系统电力潮流计算方法，其特征在于，包括：步骤S10，基于供电系统与列车运行之间的耦合关系模拟等效交直流侧电力元件属性参数；步骤S11，根据交直流侧电力元件属性参数、线路基础数据以及列车运行信息建立直流侧供电网络模型和交流侧供电网络模型；步骤S12，根据直流侧供电网络模型和交流侧供电网络模型交叉迭代计算直流侧电力潮流值和交流侧电力潮流值。

【技术特征摘要】
1.一种车网耦合的地铁供电系统电力潮流计算方法，其特征在于，包括：步骤S10，基于供电系统与列车运行之间的耦合关系模拟等效交直流侧电力元件属性参数；步骤S11，根据交直流侧电力元件属性参数、线路基础数据以及列车运行信息建立直流侧供电网络模型和交流侧供电网络模型；步骤S12，根据直流侧供电网络模型和交流侧供电网络模型交叉迭代计算直流侧电力潮流值和交流侧电力潮流值。2.根据权利要求1所述的一种车网耦合的地铁供电系统电力潮流计算方法，其特征在于，模拟等效直流侧电力元件属性参数包括：将接触轨、直流馈线以及母线视为匀质电阻并将其等效为电阻与导线串联，将列车视为消耗有功电度与无功电度的功率源负荷，将钢轨对大地的泄露电阻以π型电路进行等效，将牵引变电所中的整流机组等效为电压值为Vf·Vs的受控电压源与电阻值为Req的电阻串联，其中，Vs为整流机组输出电压，Vf为整流机组受控因子且Vf＝α·Vs·Req，Req为整流机组外特性工作曲线斜率的绝对值，α为元件特性参数且0＜α＜0.01。3.根据权利要求2所述的一种车网耦合的地铁供电系统电力潮流计算方法，其特征在于，交叉迭代计算直流侧电力潮流值包括：步骤S20，对牵引变电所节点、列车节点、接触网节点、轨道节点分别按顺序进行编号；步骤S21，创建直流侧节点导纳矩阵；步骤S22，判断本次计算是否为首次计算直流侧消耗的有功功率和无功功率；若本次计算是首次计算直流侧消耗的有功功率和无功功率，执行步骤S23，设置整流机组的工作区间为第一工作区间并根据整流机组的工作区间相关电力值建立节点电压方程，否则执行步骤S24，根据交流侧的节点电压建立节点电压方程；步骤S25，求解节点电压方程以获得各列车节点电压和各整流机组的负荷电流；步骤S26，判断各整流机组的负荷电流是否在其工作区间对应的负荷电流范围内；若各整流机组的负荷电流均在其工作区间对应的负荷电流范围内，则执行步骤S27，判断各列车节点电压是否满足收敛精度，否则执行步骤S28，调整整流机组的工作区间并根据整流机组的工作区间相关电力值建立节点电压方程，重复执行步骤S25；若各列车节点电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄成周，李跃宗，张家华，
申请(专利权)人：成都运达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51