[发明专利]一种电气化铁路外部电网接入方案优化设计方法

权利要求书

1.一种电气化铁路外部电网接入方案优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取牵引变电所负荷过程数据和电网数据；

步骤2：根据不同的牵引供电系统轮流换相组合w和牵引变压器接线形式组合u，构建外部电网接入方案f(w,u)数据库，建立对应的牵引变电所的三相等效模型将外部电网接入方案模型化，进而求解出的牵引变电所三相端口电压值；

步骤3：基于步骤2中建立的牵引变电所的三相等效模型，结合电网参数，构建三相电网-牵引供电系统统一模型，利用不平衡潮流程序迭代求解三相电网中各母线上的正负序电压分布；

步骤4：依据标准IEEE 1459-2010，计算位于母线x处牵引变电所j的有效视在功率；

步骤5：依据导则IEC/TR 61000-3-13，预评估位于母线x处牵引变电所j允许向公共电网注入的电压不平衡度的限值；

步骤6：计算外部电网接入方案为f(w,u)时的全线补偿装置容量S_c(w,u)；

步骤7：以步骤2中建立的外部电网接入方案f(w,u)数据库作为优化变量，根据步骤6中得到的全线补偿容量参数S_c(w,u)，建立优化模型的目标函数；根据步骤3中计算得到各母线正负序电压，构建各条母线的电压不平衡度不超过2％的约束条件；

步骤8：求解步骤7得到的优化模型，将线补偿容量最小的解对应的外部电网接入方案记为最优方案或满意方案；同时得到对应的各牵引变电所电压不平衡限值，以及最优补偿装置容量，即完成电气化铁路外部电网接入方案优化设计。

2.根据权利要求1所述的一种电气化铁路外部电网接入方案优化设计方法，其特征在于，所述步骤3中的三相电网-牵引供电系统统一模型为：

公式(3)中，和分别为负荷j在母线x处的正负序电压；和分别为与母线x所连接的其他母线i处的正序和负序电压；为影响系数，根据IEC/TR 6100-3-13，其定义为当在母线i施加1单位标幺值的负序电压时，经过输电线路传输后，在母线x上引起的负序电压大小；为输电线路正序阻抗；为流经输电线路i上的正序电流；和分别为牵引变电所三相等效模型的正负序分量表示形式，其可由公式(4)得到：

公式(4)中，a为旋转因子，a＝e^j120°。

3.根据权利要求1所述的一种电气化铁路外部电网接入方案优化设计方法，其特征在于，所述步骤6中的全线补偿装置容量S_c(w,u)计算方法为：

公式(8)中，S_sc:x为母线x的短路容量；S_U:j(w,u)为牵引供电系统产生的不平衡视在功率；E_x:j(w,u)是估位于母线x处牵引变电所j允许向公共电网注入的电压不平衡度的限值。

4.根据权利要求1所述的一种电气化铁路外部电网接入方案优化设计方法，其特征在于，所述步骤7中的优化模型的目标函数为：

min J＝S_c(w,u) (9)

约束条件为：

公式(10)中，和分别母线x处的正负序电压。