[发明专利]计及动车组车载过分相影响的高铁车-网模型构建方法

权利要求书

1.一种计及动车组车载过分相影响的高铁车-网模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：推导牵引网单位长度链式集总π型网络矩阵参数，建立牵引网单位长度集总π型链式参数模型；

所述步骤1具体包括：

步骤1.1：考虑n+1个导体构成的多导体传输线，传输线单位长度的参数矩阵包括阻抗矩阵Z、导纳矩阵Y，且Z、Y均为n×n的对称矩阵；选择一个做参考导体，则该多导体传输线具有2n个端口，n个在左边，n个在右边，根据分布线路传输线端口电路关系，建立关于传输线位置的二阶微分方程：

式中，均为n×1列向量，分别为n个传输导线上的电压、电流；

对式(1)方程进行相似变换解耦求得方程解，得到表征多导体传输线的2n个端口的网络方程：

式中，表示两端口位置关系，且分别为牵引网链参数矩阵的特征阻抗矩阵、特征导纳矩阵；

步骤1.2：采用广义戴维南等效定理，将2n个端口等效为集总π型结构，根据集总π型结构端口对应电路拓扑，推导单位长度2n个端口网络集总π型结构的等效链式参数矩阵为：

式中，T_I为YZ矩阵乘积的特征向量，γ为YZ矩阵乘积的特征值；

根据高铁AT牵引网线路安装数据，结合复镜像法对牵引网上下行各导线单位长度阻抗矩阵、导纳矩阵进行计算，代入式(3)，得到单位长度牵引网多导体传输线链式集总π型网络模型；

步骤2：根据锚段关节式电分相与供电臂接触线位置关系，推导过渡区中性段与供电臂之间耦合电容；

所述步骤2具体为：

针对供电臂与中性段间过渡区的接触网、承力索构成的4导体传输线，根据电磁场理论，得到4导线单位长度电容矩阵方程：

Q＝CU (4)

式中，Q为电荷量矩阵，C为电容矩阵，U为电位矩阵；

将承力索与对应接触线间看作并联关系，对式(4)合并，得到分相、供电臂过渡区间对应两等效导体的电容矩阵方程为：

式中，下标F代表供分相段等效导线，G代表电臂等效导线；

根据电磁场理论，得到二传输导线间等效耦合单位长度电容计算关系式为：

则供电臂与中性段的耦合电容为Z₂×C_eq，其中Z₂为过渡区长度；

步骤3：针对车载自动断电过分相方式，根据CRH2动车组结构及接地系统设置，建立包括车顶高压电缆、车体、保护接地系统三个部分的CRH2动车组接地回流回路模型；

步骤4：结合动车组实际运行过程中车体、钢轨、分区所两边不同供电臂、中性段四者间相对位置分布及电气参数关系，建立动车组车载自动断电过分相的高铁车-网模型；

所述步骤4具体为：

将CRH2动车组不同轮对等效泄流点与对应路段钢轨连接，由于牵引网钢轨的连续性，仅考虑受电弓位置发生变化，模拟动车组过分相运行过程；

CRH2型动车组泄流轮对设置于2、3、6、7号车体，且4个泄流轮对的相邻点的间距分别为：25m、75m、25m；短分相中性段小于200m，应用于车载自动断电方式，根据锚段关节式电分相设计参数，若中性段的无电区长为Z₁ m，Z₁75m，过渡区长为Z₂ m，则Z₁+Z₂200；根据所述步骤1中牵引网链参数模型计算方法，计算25m、Z₁m、(75-Z₁)m、1km四种长度下牵引网链参数矩阵；

动车组4个泄流轮对所在位置的车网模型即由25m、(75-Z₁)m、Z₁m、25m四部分组成，其中Z₁m构成电分相无电区牵引网模型，将泄流点与钢轨相连接即可构成CRH2型车过电分相段的车网模型；

若电分相位置距两端变电所距离分别为a km、b km，由1km链式参数模型构成a km、bkm两供电臂链式模块，通过步骤2计算的供电臂与中性段的耦合电容将两供电臂与Z₁m中性段无电区相连接，得到完整的高铁动车组车载自动断电过分相的车-网等效分析模型。