[发明专利]新能源电气化高速公路供电方法及供电系统

权利要求书

1.一种新能源电气化高速公路供电方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.搜寻牵引供电系统及机车参数，确定与机车速度相关的受电弓实际取流功率以及机车的取流电流，并计算电源提供电流和机车取流电流，电源提供电流和机车取流电流共同组成电流矩阵

b.计算牵引供电系统节点导纳矩阵Y；

c.根据节点电压方程求解牵引网电压

d.由步骤c求出的相关电压，更新机车端电压其中和分别为机车所在位置处的接触线电压和回流线电压；

e.判断机车端电压与机车初始电压差值的差值，若差值小于设定的迭代误差精度ε，则迭代循环结束，输出牵引网网压和机车端电压，若差值大于设定的迭代误差精度ε，则更新机车初始电压并检测机车速度，更新电流矩阵，返回上述步骤，直至迭代收敛。

2.根据权利要求1所述的新能源电气化高速公路供电方法，其特征在于，在步骤a中，受电弓实际取流功率为：

其中，a、b、c为机车运行阻力系数，v为机车运行速度，i为线路坡度，η_电机为电动机的效率，η_换流器为车载变流装置的传递效率，η_变压器为车从牵引网取流变压用变压器的传递效率，P_辅助为照明设备、空调等其设备所消耗的功率。

3.根据权利要求2所述的新能源电气化高速公路供电方法，其特征在于，机车取流电流为：

其中，是电力机车额定电压，Q_取流为机车取流无功功率，j为矢量在复数域的虚部单位；

其中，为机车的功率角。

4.根据权利要求1所述的新能源电气化高速公路供电方法，其特征在于，在步骤b中，将电气化高速公路牵引网划分为n个切面的链式等效电路，首先计算出牵引网各导线之间的阻抗矩阵Z₀和导纳矩阵Y₀，然后再根据π型等效计算出牵引网的导纳矩阵Y。

5.根据权利要求4所述的新能源电气化高速公路供电方法，其特征在于，各导线间的阻抗矩阵为：

其中，

式中，r_ii为导线的单位长内阻抗(Ω)，D_g为导线-地回路等值深度(cm)，f为电流频率(Hz)，σ为大地电导率(1/Ωcm)，R_ε为导线等效半径(mm)，d_ij为导线i和导线j之间的距离(cm)。

6.根据权利要求4所述的新能源电气化高速公路供电方法，其特征在于，各导线间的导纳矩阵为：

Y₀＝2πfC；

其中，

式中，f为电流频率(Hz)，ε₀为空气介电常数(F/m)，h_i为导线对地面的高度(cm)，R_ε为导线等效半径(mm)，d_ij为两导线间的距离(cm)，D_ij为两导线间电镜像的距离(cm)。

7.根据权利要求4所述的新能源电气化高速公路供电方法，其特征在于，计算牵引网π型等效下导纳矩阵

Z₀Y₀＝T^-1ΛT

其中，Λ为矩阵Z₀Y₀的特征值矩阵，T为矩阵Z₀Y₀的特征向量矩阵，l为线路的长度；

计算出牵引供电系统n×n的节点导纳矩阵Y为：