[发明专利]一种杂散电流对变电站接地点电位影响的计算方法及系统

说明书

一种杂散电流对变电站接地点电位影响的计算方法及系统，包括：基于杂散电流、机车牵引电流和变电站接地点电位之间的线性关系构建机车牵引电流和变电站接地点电位的关系式；基于所述机车牵引电流和变电站接地点电位的关系式、监测到的机车牵引电流和接地点电位，计算机车牵引电流和变电站接地点电位关系式中的关联因子矩阵；基于所述机车牵引电流和变电站接地点电位的关系式计算变电站接地点电位的最大值或最小值；基于所述变电站接地点电位的最大值或最小值确定杂散电流对变电站接地点电位的影响范围。本发明根据最大值或最小值推导并预测出不同运行状态下观测点的电位分布，对无序的轨道交通杂散电流，给出可行的地电位预测值，为运行人员提供参考。

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体涉及一种杂散电流对变电站接地点电位影响的计算方法及系统。

背景技术

目前，地铁供电系统基本上采用的是直流牵引供电方式，牵引变电所提供地铁列车需要牵引的电流，先通过架空线或接触轨向地铁列车输送直流电，再通过走行轨回流到牵引变电所。走行轨敷设在混凝土道床上，钢轨理论上对地绝缘安装，但因为施工工艺及绝缘材料性能等原因，钢轨不可能做到对地面完全绝缘。从而导致一部分电流会流到钢轨以外，再由大地流回走行轨并返回牵引变电所，从而形成杂散电流。

实测的结果表明，列车在启动和运行时流入地下的杂散电流值一般要大于100A，杂散入地电流在周边土壤中产生电位分布。土壤中变化地电位的存在将引起一定范围内地下金属部件的腐蚀，并且地电位也可以通过交流接地点入侵交流系统，对交流系统的安全运行产生不利影响。

由于地铁列车运行中不停移动，机车分布也随时间变化，同时轨道的绝缘特性分布不均，因此，土壤电位的分布将随时间和位置而变化，无法精确求解土壤电位的分布数据。因此，为研究轨道杂散电流的影响，评估轨道交通入地杂散电流的电位分布，以确定可能的影响范围和影响程度。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种杂散电流对变电站接地点电位影响的计算方法及系统。

本发明提供的技术方案是：一种杂散电流对变电站接地点电位影响的计算方法，包括：

基于杂散电流、机车牵引电流和变电站接地点电位之间的线性关系构建机车牵引电流和变电站接地点电位的关系式；

基于所述机车牵引电流和变电站接地点电位的关系式、监测到的机车牵引电流和接地点电位，计算机车牵引电流和变电站接地点电位关系式中的关联因子矩阵；

基于所述机车牵引电流和变电站接地点电位的关系式计算变电站接地点电位的最大值或最小值；

基于所述变电站接地点电位的最大值或最小值确定杂散电流对变电站接地点电位的影响范围。

优选的，所述基于杂散电流、机车牵引电流和变电站接地点电位之间的线性关系构建机车牵引电流和变电站接地点电位的关系式，包括：

基于电阻网络模型确定杂散电流与机车牵引电流之间的线性关系；

基于模拟电荷法确定杂散电流与变电站接地点电位之间的线性关系；

基于所述杂散电流与机车牵引电流的线性关系和所述杂散电流与变电站接地点电位的线性关系，确定机车牵引电流与变电站接地点电位的线性关系；

基于所述机车牵引电流与变电站接地点电位的线性关系，构建机车牵引电流和变电站接地点电位的关系式。

优选的，所述杂散电流与牵引电流之间的线性关系，如下式所示：

式中：I_g：从轨道泄漏到大地的杂散电流；m：划分的轨道分段数量；I(m)：每段轨道上的牵引电流；Rg：单位长度轨地过渡电阻值，R：单位长度走行轨阻抗值；H：供电区间的长度。