[发明专利]一种牵引供电系统的电磁暂态模型

说明书

本发明提供了一种牵引供电系统的电磁暂态模型，包括第一机车电磁暂态模型、第二机车电磁暂态模型、牵引网传输线耦合模型和牵引变电所电磁暂态模型。本发明的牵引网传输线耦合模型详细且精确的模拟了牵引网的传输线路，且考虑了牵引网的传输线路之间的相互耦合关系，模拟了各子线路之间的相互影响，更客观地反映了线路的实际运行情况，进而避免了对牵引供电系统的运行特性的影响；机车电磁暂态模型能够对机车内部存在的变压、整流和稳压分别进行模拟，提高了机车本身模拟的准确性，本发明提供的牵引供电系统的电磁暂态模型能够实验室中再现机车的运行特性，为后续进行继电保护、电能质量及其补偿方面的影响打下良好的基础。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体设计一种牵引供电系统的电磁暂态模型。

背景技术

现代电力牵引都以公用电网配电，实质上是取经过变换的单相交流电。在我国，铁路用的是频率50Hz、额定电压为27.5kV或2×27.5kV的单相交流制。牵引供电系统结构框图如图1所示，其主要包括电力系统、输电线、牵引变电所、牵引网和机车。

通常将给牵引供电系统供电的电力系统(一般是三相电力系统)称作外部电源或者一次系统。牵引变电所通过输电线获取电力系统的电能，是三相电力系统和单相牵引供电系统的连接枢纽，将外部电源提供的电能形式转换为电力牵引及其配套的供电方式所使用的电能形式，并且能够对其进行操作，为机车及其牵引传动系统运行提供电能保障。在牵引变电所中，最关键的部件是牵引变压器。牵引变电所将110kV或者220kV的进线电压经由牵引变压器降压为27.5kV或55kV后，通过牵引网送往机车。牵引网包括馈(电)线、接触网、轨(地)、回流线，其能够完成对机车的配电任务。由馈线将电能从牵引变电所引向电气化铁路，经由牵引网完成对电力机车的供电。

现有技术中用于模拟牵引供电系统的通常是牵引供电系统的机电暂态模型，牵引供电系统的机电暂态模型由高压(如220kV等电压等级)三相电网通过牵引变压器将高电压转为中压(例如27.5kV)，经过牵引网的传输线将电能传输至机车运行的节点，其中牵引网传输线用的是PI型线路模型，机车模型是用等效的电阻或电流源进行模拟，并且该电阻或电流源直接连接在牵引网节点上，因此，牵引供电系统的机电暂态模型存在以下问题：1)牵引网的传输线路并未被详细而精确地模拟，尤其是各子线路(一回牵引网传输线由多条子线路组成)之间的相互耦合关系亦未考虑，这些因素会在机电暂态模型仿真中带来误差，甚至影响牵引供电系统的运行特性；2)机车内部存在的变压过程和控制模块没有被模拟，导致机车模型本身不准确，从而导致牵引供电系统机电暂态模型的精确性比较低，不能准确模拟牵引供电系统的特性。

发明内容

为了克服上述现有技术中因机电暂态模型的精确性低且不能准确模拟牵引供电系统特性得不足，本发明提供一种牵引供电系统的电磁暂态模型，其包括机车电磁暂态模型、牵引网传输线耦合模型和牵引变电所电磁暂态模型，机车电磁暂态模型包括第一机车电磁暂态模型和第二机车电磁暂态模型，牵引网传输线耦合模型包括第一牵引网传输线耦合模型和第二牵引网传输线耦合模型，第一机车电磁暂态模型通过第一牵引网传输线耦合模型与牵引变电所电磁暂态模型连接，第二机车电磁暂态模型通过第二牵引网传输线耦合模型与牵引变电所电磁暂态模型连接，通过上述模型得到了牵引供电系统的电磁暂态模型，该电磁暂态模型精确度高，能够全面客观的模拟牵引供电系统各个方面的运行特性。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种牵引供电系统的电磁暂态模型，包括机车电磁暂态模型、牵引网传输线耦合模型和牵引变电所电磁暂态模型；

所述机车电磁暂态模型包括第一机车电磁暂态模型和第二机车电磁暂态模型；

所述牵引网传输线耦合模型包括第一牵引网传输线耦合模型和第二牵引网传输线耦合模型；

所述第一机车电磁暂态模型通过第一牵引网传输线耦合模型与牵引变电所电磁暂态模型连接，所述第二机车电磁暂态模型通过第二牵引网传输线耦合模型与牵引变电所电磁暂态模型连接。