[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

说明书

本发明公开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，推导牵引网单位长度链式集总π型网络矩阵参数，并建立该参数模型；根据六块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；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、保护接地系统的接地回流回路模型；结合动车组实际运行过程中车体、钢轨、分区所两边牵引网、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。本发明可完整反映两个变电所间牵引供电系统回路，可同时分析牵引供电系统中各个导线电压、电流分布，及动车组运行过程接地回流情况，更贴近实际动车组运行工况。

技术领域

本发明涉及高速铁路自动过分相技术领域，具体为计及动车组车载过分相影响的高铁车-网模型构建方法。

背景技术

我国高速铁路多采用AT全并联供电方式，该方式下牵引网线路交错，形成复杂电气拓扑结构；高速铁路的牵引供电系统通过接触网实现高速列车的单相供电。为改善三相不平衡供电，接触网多釆用分相分段供电方式，电分相结构是电气化铁道接触网实现相-相间电气隔离的重要途径。随着列车的大功率、高速化发展，高速铁路自动过分相技术已暴露出新的电磁暂态问题。由于动车组过车载自动断电过分相中主断路器处于断开状态，高速列车过分相电磁暂态直接使受电弓弓头产生严重过电压，威胁行车安全。因此，建立完整的牵引供电系统回路模型，需要同时考虑牵引网、动车组、电分相之间的相对位置关系及电气联系。

目前，针对动车组运行中过分相问题的研究，多集中于电分相设计及弓网接触点的建模，简化牵引网及动车组模型，不能完整反映实际牵引供电回路；而针对牵引网链式参数模型则主要用于牵引网线路电气量变化研究，忽略实际动车组接地系统模型。一个完整的牵引供电系统回路包括牵引变电所、牵引网、电分相、动车组等，因此，有必要根据实际工况，建立完整的车-网分析模型。

发明内容

针对上述问题本发明的目的在于提供一种动车组车载自动断电过分相影响的高铁车-网模型建立方法，该模型包括两个变电所及中间分区所，可以完整反映实际牵引供电系统回路，同时也可推广用于牵引供电系统中其它运行工况如多车运行、分区所故障下越区供电等建模及电气变化分析。技术方案如下：

一种计及动车组车载自动过分相影响的高铁车-网模型构建方法，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；

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；

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。

进一步的，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MTL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MTL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；