[发明专利]一种城市电网中地铁杂散电流分布的仿真建模方法

权利要求书

1.一种城市电网中地铁杂散电流分布的仿真建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：定义城市电网变电站中含中性点接地的变压器的变电站为接地变电站S_j¹，j为城市电网中接地变电站的编号，j＝1,2,3,…,c，c为城市电网中接地变电站的数量；

定义城市电网变电站中不含中性点接地的变压器的变电站为非接地变电站S_k⁰，k为城市电网中非接地变电站的编号，k＝1,2,3,…,d，d为城市电网中非接地变电站的数量；

定义接地变电站S_j¹中中性点接地的变压器为接地变压器T_j,a¹，中性点不接地的变压器为非接地变压器T_j,b⁰；a为接地变电站S_j¹中接地变压器的编号，接地变电站S_j¹中接地变压器的数量大于等于1；b为接地变电站S_j¹中非接地变压器的编号，接地变电站S_j¹中非接地变压器的数量大于等于0；

步骤B：在PSCAD软件中搭建城市电网地上等效模型：

步骤B1：利用PSCAD中的变压器元件，根据接地变电站S_j¹中各变压器的组成、绕组数、各绕组的电压等级、容量、连接组别、漏抗参数、饱和参数、中性点是否接地，搭建接地变电站S_j¹各变压器等效模型，并按照接地变电站S_j¹的电气接线图将各变压器进行连接；

步骤B2：使用PSCAD中的负载元件，将接地变电站S_j¹中变压器所连接的非接地变电站S_k⁰等效为负载PQ_k，并将负载元件连接至接地变电站S_j¹中对应变压器的绕组上；

步骤B3：按照城市电网的拓扑结构、输电线路参数、避雷线参数及供电方式将接地变电站S₁¹,S₂¹,S₃¹,…,S_c¹进行连接；

步骤B4：选择一个电压等级最高的接地变电站，并将对应电压等级的无穷大等效电源的A、B、C三相分别与该变电站的A、B、C三相的进线相连，无穷大等效电源的中性点通过初始接地电阻R进行接地，其中R的一端接无穷大电源的中性点，另一端直接接地；

步骤C：在PSCAD软件中搭建城市电网地下等效模型

步骤C1：将接地变电站S_j¹中所有接地变压器T_j,a¹的中性点通过导线连接在一起，连接后的交点定义为接地变电站S_j¹的中性点公共点W_j¹；

步骤C2：通过实际测量或根据设计标准确定接地变电站S_j¹中接地网的自身接地电阻的阻值，该阻值在PSCAD软件中使用电阻元件R_j¹等效，并将R_j¹的一端连接接地变电站S_j¹的中性点公共点W_j¹，另一端接地；

步骤C3：根据两接地变电站S_t¹与S_j¹的距离、两接地网的等效半径及大地电阻率分别计算接地变电站S_t¹与S_j¹的站间大地等效电阻的阻值，其中t＝1,2,3,…,c，且t≠j；该阻值在PSCAD软件中使用电阻元件R_t,j¹等效，并在PSCAD软件中将R_t,j¹的一端连接在接地变电站S_t¹的中性点公共点W_t¹上，另一端连接在接地变电站S_j¹的中性点公共点W_j¹上；

步骤D：在某一接地变电站S_h¹中所有接地变压器的中性点上均连接1个受“File Read”元件控制的电流源，各电流源的另一端均连接在接地变电站S_h¹的中性点公共点W_h¹上；其中，h为1，2，3，…，c中的任意数；

步骤E：利用地铁早发车时间段变压器中性点直流电流的实测数据对模型参数进行调整

步骤E1：将早发车时段接地变电站S_h¹中各接地变压器的中性点直流电流实测数据分别导入到对应的“File Read”元件中，将“File Read”元件读取数据的频率设置为实测数据的采样频率，为f赫兹，并将仿真模型的仿真步长设置为

步骤E2：通过运行以上步骤建立的仿真模型，获得除接地变电站S_h¹以外的其它接地变电站S_w¹中接地变压器中性点直流电流的仿真值其中w为除接地变电站S_h¹以外的其它接地变电站的编号，其中w＝1,2,3,…,c，且w≠h，m为数据窗内数据的编号，m＝1,2,3,…,n，n为数据窗长度，且n＞f；v为接地变电站S_w¹中接地变压器的编号；计算仿真值与实测值I_w,v^m的平均误差E_w,v：

并根据平均误差E_w,v逐渐调节无穷大等效电源初始接地电阻R的大小，直到除接地变电站S_h¹以外的其它接地变电站S_w¹中接地变压器中性点直流电流仿真值与实测值的误差E_w,v均降低至在15％以内，则终止调节R的大小。