[发明专利]一种牵引供电用电一体化仿真方法及系统

说明书

本申请公开了一种牵引供电用电一体化仿真方法及系统，仿真方法包括：构建牵引供电‑用电一体化仿真模型库；调用牵引供电‑用电一体化仿真模型库配置牵引供电‑用电仿真模型、信号控车模型与列车运行仿真模型，获得模型描述数据，根据模型描述数据和模型运行数据，通过事件通知机制获得图模一体数据；对图模一体数据进行编辑获得执行文件，根据执行文件获得分布式执行计划，根据分布式执行计划对第二图模一体数据进行分布式存储获得存储结果；从存储结果中获取位置信息、速度信息及电流信息或功率信息，牵引供电‑用电仿真模型根据位置信息、速度信息及电流信息或功率信息获得网侧电压信息，并将网侧电压信息传输到列车运行仿真模型获得仿真结果。

技术领域

本申请涉及城市轨道交通仿真技术领域，尤其涉及一种牵引供电用电一体化仿真方法及系统。

背景技术

早期国内城市轨道交通牵引车辆与供电系统设计相互独立，但在实际运行过程中车辆与牵引供电系统是高度耦合、相互影响的电气系统。系统运行时电能由供电网单向传递给车辆，车辆在牵引状态消耗电能，在电制动状态产生的电能通过制动电阻自行消耗。随着节能环保的发展需求，系统中加入储能装置、能馈装置，以及同时具备供电和能量回馈功能的双向变流装置。系统的耦合特性和能量流动日趋复杂。系统设计、调试、运行阶段，都需要考虑系统耦合特性，提升系统匹配度和运行性能。通过实验研究系统耦合特性的方案对实验条件要求高，实验工况受限，且易对设备造成损害，因此通常通过理论分析和仿真的手段进行研究。

目前供电系统和车辆均有专用仿真软件，但无法满足系统耦合分析需求。使用一些灵活性高的通用软件如MATLAB、SCILAB等，对各系统建模也能进行仿真研究，但对使用人员的建模能力要求高，不方便设计、开发和测试工程师使用。

为了简化建模操作，常用的方法是开发专用的牵引供电仿真平台以及采用图形化建模设计方法。国外现有的针对牵引供电稳态计算的综合仿真软件主要包括：SINANET、RAILPOWER、NETOMAC、OpenPowerNET等。国内各个轨道交通相关单位和各大高校也开发了一系列车网仿真软件。针对牵引网稳态计算，常用的有DCTPS仿真软件。相关高校考虑全线供电网的大功率电气部件，进行了交直流供电系统详细的仿真建模，搭建了地铁交直流供电仿真平台，但主要针对牵引网电能质量分析、车辆运行图设计和回流柜设计等，车辆仅简单等效为功率源。

针对车辆牵引系统分析的基础研究与仿真目前主要包括牵引计算、控制算法开发等。德国轨道交通管理咨询公司(RMCon)开发的Dynamis牵引计算软件可实现基于高精度的轨道交通列车牵引计算，国内高校和相关单位也开发了列车牵引计算仿真软件。控制算法的开发验证目前主要依托matlab仿真平台以及基于matlab环境开发的硬件在环仿真平台。但上述仿真平台的牵引网均等效为恒定的直流电压，影响仿真结果的精度。

图形化建模是利用图形化手段建立数学模型或应用模型，利用图形化操作，定义数据、算法以及这些元素之间的关系，利用图形化的方法的直观表达和便捷操作，建立用于仿真计算、数据模型描述的数学算法，用于专业计算和分析。

当前，由于图形建模操作的复杂性、精细性等特点，图形建模普遍应用于单机桌面软件中。广泛应用的浏览器/服务器架构的软件，由于浏览器的功能限制不能完成精确的图形操作，以及对图形对象的位置的精确控制。因而，为了分析牵引供电系统与车辆间的耦合关系，进行多系统、全线路多车辆车网耦合仿真、车网短路等故障机理研究、分析供电-用电运行能耗，优化供电、车辆、再生制动能量吸收系统容量配置和控制策略优化，本发明基于现有的科学计算软件，建立包含主变电所、牵引降压混合变电所、开闭所、降压变电所、牵引供电网、列车及配套的控车模型、多列车运行模型、双向变流装置、能馈装置、储能装置、列车等效模型开发的城轨牵引供电用电一体化仿真模型库，并以各单元模型为基础模型库，开发了用于上述耦合系统特性研究的专用仿真平台。

发明内容