本發(fā)明涉及模擬仿真技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車(chē)網(wǎng)耦合的地鐵供電系統(tǒng)電力潮流計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

地鐵供電系統(tǒng)是城市軌道交通運(yùn)營(yíng)的動(dòng)力源泉，主要負(fù)責(zé)電能的傳輸、轉(zhuǎn)換與供應(yīng)，為電動(dòng)列車(chē)供電并提供地鐵車(chē)站、區(qū)間、車(chē)輛段、控制中心等其他建筑物的動(dòng)力照明用電。按系統(tǒng)功能不同，將地鐵供電系統(tǒng)劃分為：外部電源、主變電所或電源開(kāi)閉所、牽引變電所、動(dòng)力變電所，主要由高壓供電系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)、動(dòng)力照明供電系統(tǒng)三部分組成。其中外部電源是主變電所或電源開(kāi)閉所的直接供電源泉，是整個(gè)供電系統(tǒng)的最終電能供應(yīng)商，主要為發(fā)電廠；高壓供電系統(tǒng)從主變電所或電源開(kāi)閉所引進(jìn)110KV交流電，經(jīng)過(guò)降壓變壓器變?yōu)?5KV交流電，供給牽引供電系統(tǒng)和動(dòng)力照明供電系統(tǒng)用電；牽引供電系統(tǒng)將35KV交流電整流降壓為1500V或750V直流用電，供給列車(chē)牽引、蓄電池充電等直流用電(DC1500V或DC750V)以及車(chē)內(nèi)照明、空調(diào)、空壓機(jī)等交流用電(AC380V/AC220V)，其中，DC1500V主要為接觸網(wǎng)供電方式，DC750V主要為接觸軌供電方式；動(dòng)力照明供電系統(tǒng)將35KV交流電降壓為400V交流電，供車(chē)站及站間的照明用電，空調(diào)、電梯、風(fēng)機(jī)等動(dòng)力電源用電以及通信、信號(hào)、自動(dòng)化等設(shè)備電源用電。

隨著城市軌道交通行業(yè)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于舒適、快捷、安全、準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行的交通工具有著較高的要求，因此設(shè)計(jì)安全準(zhǔn)點(diǎn)的地鐵列車(chē)運(yùn)行具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。供電仿真模塊是地鐵OCC電調(diào)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的重要模塊，也是電調(diào)服務(wù)器系統(tǒng)的主要計(jì)算部分。根據(jù)供電仿真模塊的功能需求，將供電仿真模塊主要分為三大模塊，即電力系統(tǒng)建模模塊、電力系統(tǒng)計(jì)算模塊、系統(tǒng)聯(lián)鎖與控制模塊。電力系統(tǒng)建模包括供電系統(tǒng)直流供電部分的建模和交流供電部分的建模，現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)已建立的電力系統(tǒng)供電模型，采用交直流分開(kāi)迭代計(jì)算的方法，對(duì)交直流供電部分的模型分別進(jìn)行迭代計(jì)算，致使計(jì)算結(jié)果精確度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的是對(duì)地鐵OCC電調(diào)仿真采用交直流分開(kāi)迭代的計(jì)算方法導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果精確度不高的問(wèn)題。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種車(chē)網(wǎng)耦合的地鐵供電系統(tǒng)電力潮流計(jì)算方法，包括：步驟S10，基于供電系統(tǒng)與列車(chē)運(yùn)行之間的耦合關(guān)系模擬等效交直流側(cè)電力元件屬性參數(shù)；步驟S11，根據(jù)交直流側(cè)電力元件屬性參數(shù)、線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及列車(chē)運(yùn)行信息建立直流側(cè)供電網(wǎng)絡(luò)模型和交流側(cè)供電網(wǎng)絡(luò)模型；步驟S12，根據(jù)直流側(cè)供電網(wǎng)絡(luò)模型和交流側(cè)供電網(wǎng)絡(luò)模型交叉迭代計(jì)算直流側(cè)電力潮流值和交流側(cè)電力潮流值。

本發(fā)明提供的地鐵供電系統(tǒng)電力潮流計(jì)算方法，是基于供電系統(tǒng)與列車(chē)運(yùn)行之間的耦合關(guān)系模擬等效主變電所、降壓變電所、輸電線路、牽引變電所、列車(chē)、輸電線路、接觸網(wǎng)、走形軌等屬性參數(shù)，設(shè)計(jì)地鐵供電系統(tǒng)交直流側(cè)各電力元件物理模型并將其組建為交直流側(cè)交叉迭代計(jì)算模型，利用牽引變電所中整流機(jī)組外特性曲線所對(duì)應(yīng)的電流輸出范圍及其與之相對(duì)應(yīng)的電壓與電阻，結(jié)合列車(chē)與牽引網(wǎng)的耦合關(guān)系，將牽引供電系統(tǒng)與列車(chē)運(yùn)行之間的耦合關(guān)系融入其中，計(jì)算供電系統(tǒng)各節(jié)結(jié)點(diǎn)電壓、支路電流、各電力元件消耗的有功功率與無(wú)功功率等電力潮流值。通過(guò)直流側(cè)供電網(wǎng)絡(luò)模型和交流側(cè)供電網(wǎng)絡(luò)模型的交叉迭代計(jì)算，能有效提高電力潮流值的計(jì)算精度，具有運(yùn)算速度快、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)該模型能更準(zhǔn)確地描述地鐵列車(chē)與牽引網(wǎng)的耦合影響關(guān)系。

進(jìn)一步地，模擬等效直流側(cè)電力元件屬性參數(shù)包括：將接觸軌、直流饋線以及母線視為勻質(zhì)電阻并將其等效為電阻與導(dǎo)線串聯(lián)，將列車(chē)視為消耗有功電度與無(wú)功電度的功率源負(fù)荷，將鋼軌對(duì)大地的泄露電阻以π型電路進(jìn)行等效，將牽引變電所中的整流機(jī)組等效為電壓值為V_f·V_s的受控電壓源與電阻值為R_eq的電阻串聯(lián)，其中，V_s為整流機(jī)組輸出電壓，V_f為整流機(jī)組受控因子且V_f＝α·V_s·R_eq，R_eq為整流機(jī)組外特性曲線斜率的絕對(duì)值，α為元件特性參數(shù)且0＜α＜0.01。將整流機(jī)組等效為受控電壓源與電阻串聯(lián)，整流機(jī)組受控因子為交流側(cè)電力潮流值，使交直流側(cè)計(jì)算相互迭代，能有效提高計(jì)算精度。列車(chē)采用功率源模型進(jìn)行等效，較于電流源模型更加與地鐵現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際吻合，可以計(jì)算多車(chē)運(yùn)行相互耦合的關(guān)系，能準(zhǔn)確計(jì)算出任意時(shí)刻列車(chē)取流和接觸網(wǎng)網(wǎng)壓。

進(jìn)一步地，交叉迭代計(jì)算直流側(cè)電力潮流值包括：步驟S20，對(duì)牽引變電所節(jié)點(diǎn)、列車(chē)節(jié)點(diǎn)、接觸網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、軌道節(jié)點(diǎn)分別按順序進(jìn)行編號(hào)；步驟S21，創(chuàng)建直流側(cè)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；步驟S22，判斷本次計(jì)算是否為首次計(jì)算直流側(cè)消耗的有功功率和無(wú)功功率；若本次計(jì)算是首次計(jì)算直流側(cè)消耗的有功功率和無(wú)功功率，執(zhí)行步驟S23，設(shè)置整流機(jī)組的工作區(qū)間為第一工作區(qū)間并根據(jù)整流機(jī)組的工作區(qū)間相關(guān)電力值建立節(jié)點(diǎn)電壓方程，否則執(zhí)行步驟S24，根據(jù)交流側(cè)的節(jié)點(diǎn)電壓建立節(jié)點(diǎn)電壓方程；步驟S25，求解節(jié)點(diǎn)電壓方程以獲得各列車(chē)節(jié)點(diǎn)電壓和各整流機(jī)組的負(fù)荷電流；步驟S26，判斷各整流機(jī)組的負(fù)荷電流是否在其工作區(qū)間對(duì)應(yīng)的負(fù)荷電流范圍內(nèi)；若各整流機(jī)組的負(fù)荷電流均在其工作區(qū)間對(duì)應(yīng)的負(fù)荷電流范圍內(nèi)，則執(zhí)行步驟S27，判斷各列車(chē)節(jié)點(diǎn)電壓是否滿足收斂精度，否則執(zhí)行步驟S28，調(diào)整整流機(jī)組的工作區(qū)間并根據(jù)整流機(jī)組的工作區(qū)間相關(guān)電力值建立節(jié)點(diǎn)電壓方程，重復(fù)執(zhí)行步驟S25；若各列車(chē)節(jié)點(diǎn)電壓不滿足收斂精度，執(zhí)行步驟S29，根據(jù)恒功率原則修正列車(chē)節(jié)點(diǎn)的牽引取流值，重復(fù)執(zhí)行步驟S21，否則求解直流側(cè)消耗的有功功率和無(wú)功功率。

進(jìn)一步地，調(diào)整整流機(jī)組的工作區(qū)間包括：若整流機(jī)組負(fù)荷電流小于當(dāng)前工作區(qū)間對(duì)應(yīng)的負(fù)荷電流范圍的最小值，則設(shè)置整流機(jī)組的工作區(qū)間為當(dāng)前工作區(qū)間的前一工作區(qū)間；若整流機(jī)組負(fù)荷電流大于當(dāng)前工作區(qū)間對(duì)應(yīng)的負(fù)荷電流范圍的最大值，則設(shè)置整流機(jī)組的工作區(qū)間為當(dāng)前工作區(qū)間的后一工作區(qū)間。

進(jìn)一步地，模擬等效交流側(cè)電力元件屬性參數(shù)包括：將主變電所當(dāng)作平衡節(jié)點(diǎn)，將牽引降壓混合所和降壓變電所當(dāng)作PQ節(jié)點(diǎn)，將供配電線路按交流輸電線路π型等值電路建模。

進(jìn)一步地，交叉迭代計(jì)算交流側(cè)電力潮流值包括：步驟S30，對(duì)主變電所節(jié)點(diǎn)、牽引降壓混合所節(jié)點(diǎn)以及降壓變電所節(jié)點(diǎn)分別按順序進(jìn)行編號(hào)；步驟S31，創(chuàng)建交流側(cè)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；步驟S32，預(yù)設(shè)各節(jié)點(diǎn)電壓初值；步驟S33，將各節(jié)點(diǎn)電壓初值代入公式以獲得功率偏差向量，其中，ΔP_i為節(jié)點(diǎn)i的有功功率偏差向量，ΔQ_i為節(jié)點(diǎn)i的無(wú)功功率偏差向量，P_is為節(jié)點(diǎn)i注入有功功率，Q_is為節(jié)點(diǎn)i注入無(wú)功功率，e_i為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)電壓實(shí)部，f_i為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)電壓虛部，e_j為節(jié)點(diǎn)j的節(jié)點(diǎn)電壓實(shí)部，f_j為節(jié)點(diǎn)j的節(jié)點(diǎn)電壓虛部，G_ij為位于交流側(cè)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中第i行、第j列的元素的實(shí)部，B_ij為位于交流側(cè)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中第i行、第j列的元素的虛部，n為節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；步驟S34，判斷各功率偏差向量是否收斂；若各功率偏差向量收斂，則執(zhí)行步驟S35，計(jì)算交流側(cè)的節(jié)點(diǎn)電壓、支路電流、負(fù)荷電流以及負(fù)荷的功率，否則執(zhí)行步驟S36，將各節(jié)點(diǎn)電壓初值代入公式和構(gòu)建雅克比矩陣其中，步驟S36，求解牛頓拉夫遜方程以獲得各節(jié)點(diǎn)修正變量步驟S37，根據(jù)修正公式獲得各節(jié)點(diǎn)電壓修正后的值，并將各節(jié)點(diǎn)電壓修正后的值作為各節(jié)點(diǎn)電壓初值，重復(fù)執(zhí)行步驟S33，其中，k為迭代次數(shù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明提供的車(chē)網(wǎng)耦合的地鐵供電系統(tǒng)電力潮流計(jì)算方法，交叉迭代計(jì)算直流側(cè)電力潮流值和交流側(cè)電力潮流值，即對(duì)直流側(cè)電力潮流值進(jìn)行計(jì)算，并將直流側(cè)的電力潮流值傳送給交流側(cè)進(jìn)行迭代計(jì)算，再將交流側(cè)計(jì)算后獲得的電力潮流值反饋給直流側(cè)進(jìn)行交叉迭代計(jì)算。本方法能有效提高電力潮流值的運(yùn)算速度，具有運(yùn)算速度快、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)該模型能更準(zhǔn)確地描述地鐵列車(chē)與牽引網(wǎng)的耦合影響關(guān)系。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的車(chē)網(wǎng)耦合的地鐵供電系統(tǒng)電力潮流計(jì)算方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的地鐵供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的整流機(jī)組等效外特性工作曲線的示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的牽引變電所等效模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的列車(chē)等效模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例的接觸網(wǎng)-鋼軌-地等效模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例的直流側(cè)供電模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例的變電所等效模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例的交流側(cè)供配電線路等效模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例的交流側(cè)供電模型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例

本發(fā)明實(shí)施例提供一種車(chē)網(wǎng)耦合的地鐵供電系統(tǒng)電力潮流計(jì)算方法，包括：

步驟S10，基于供電系統(tǒng)與列車(chē)運(yùn)行之間的耦合關(guān)系模擬等效交直流側(cè)電力元件屬性參數(shù)；

步驟S11，根據(jù)交直流側(cè)電力元件屬性參數(shù)、線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及列車(chē)運(yùn)行信息建立直流側(cè)供電網(wǎng)絡(luò)模型和交流側(cè)供電網(wǎng)絡(luò)模型；

步驟S12，根據(jù)直流側(cè)供電網(wǎng)絡(luò)模型和交流側(cè)供電網(wǎng)絡(luò)模型交叉迭代計(jì)算直流側(cè)電力潮流值和交流側(cè)電力潮流值。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的車(chē)網(wǎng)耦合的地鐵供電系統(tǒng)電力潮流計(jì)算方法的流程示意圖。具體地，根據(jù)地鐵供電系統(tǒng)與列車(chē)運(yùn)行之間的耦合關(guān)系抽象擬化地鐵實(shí)際場(chǎng)景中各電力元件及負(fù)荷，繪制地鐵供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，根據(jù)圖2模擬等效交直流側(cè)電力元件屬性參數(shù)。

牽引變電所將35kv交流電整流降壓，為供給列車(chē)牽引、蓄電池充電等直流用電，是地鐵牽引供電系統(tǒng)的核心，其核心組件為整流機(jī)組，對(duì)其進(jìn)行模擬等效時(shí)主要考慮整流機(jī)組工作特性及其屬性參數(shù)，因24脈波整流電路較12脈波整流電路復(fù)雜，但24脈波整流電路計(jì)算更精準(zhǔn)且輸出特性與12脈波整流電路類(lèi)似，在本實(shí)施例中將24脈波整流電路等效為2個(gè)12脈波整流電路并聯(lián)。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的整流機(jī)組等效外特性工作曲線的示意圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉如何獲得整流機(jī)組等效外特性工作曲線，在此不再贅述。在整流機(jī)組的每一工作區(qū)間，可將整流機(jī)組等效為電壓值為V_f·V_s的受控電壓源與電阻值為R_eq的電阻串聯(lián)。其中，V_s為整流機(jī)組輸出電壓，V_f為整流機(jī)組受控因子且V_f＝α·V_s·R_eq，R_eq為整流機(jī)組外特性曲線斜率的絕對(duì)值，α為元件特性參數(shù)且0＜α＜0.01。將牽引變電所所連接的正負(fù)極母線及其對(duì)應(yīng)的饋線進(jìn)行模擬等效，正極母線連有兩根(首尾車(chē)站)或四根(中間車(chē)站)饋線，分別向上下行接觸網(wǎng)供電；負(fù)極母線接有兩根回流線，分別供上下行鋼軌回流所用，可得牽引變電所等效模型如圖4所示。

列車(chē)采用更貼近于地鐵現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際系統(tǒng)的功率源模型，較于電流源模型，能夠更準(zhǔn)確地計(jì)算列車(chē)在任意時(shí)刻的電力潮流值及其網(wǎng)壓波動(dòng)狀態(tài)與大小。在列車(chē)電力潮流與網(wǎng)壓計(jì)算過(guò)程中，假設(shè)行調(diào)系統(tǒng)傳送給列車(chē)的功率即列車(chē)從接觸網(wǎng)的受取功率為定值，根據(jù)列車(chē)運(yùn)行信息即列車(chē)位置與運(yùn)行工況計(jì)算各列車(chē)從接觸網(wǎng)的取流大小，從而構(gòu)建節(jié)點(diǎn)電壓方程進(jìn)行迭代求解，直到列車(chē)網(wǎng)壓計(jì)算收斂為止。列車(chē)等效模型如圖5所示，列車(chē)處于牽引工況時(shí)，視為列車(chē)在消耗功率；列車(chē)處于制動(dòng)工況，視為列車(chē)在生成功率。

將接觸軌、直流饋線、直流母線視為電阻率恒定的勻質(zhì)電阻并用等效電阻與無(wú)電阻的導(dǎo)線串聯(lián)，將鋼軌分解為自電阻與對(duì)大地的泄露電阻，應(yīng)用π型電路對(duì)其進(jìn)行等效，構(gòu)建接觸網(wǎng)-鋼軌-地的等效模型如圖6所示。

根據(jù)直流側(cè)各電力元件等效模型組建如圖7所示的供電系統(tǒng)直流側(cè)物理模型，運(yùn)用圖7中各電力元件屬性參數(shù)及其牽引變電所位置、數(shù)量、供配電線路長(zhǎng)度以及行調(diào)系統(tǒng)傳送過(guò)來(lái)的列車(chē)運(yùn)行信息構(gòu)建牽引供電系統(tǒng)直流側(cè)計(jì)算方程，交叉迭代計(jì)算直流側(cè)電力潮流值包括：

步驟S20，對(duì)牽引變電所節(jié)點(diǎn)、列車(chē)節(jié)點(diǎn)、接觸網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、軌道節(jié)點(diǎn)分別按順序進(jìn)行編號(hào)。

步驟S21，創(chuàng)建直流側(cè)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。假設(shè)系統(tǒng)有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣表示為：

對(duì)矩陣中的每個(gè)元素通用Y_pq(p,q＝1,2,…,n)表示，當(dāng)p＝q時(shí)，Y_pq為節(jié)點(diǎn)p的自導(dǎo)納，表示與第p個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的所有支路的導(dǎo)納之和。當(dāng)p≠q時(shí)，Y_pq成為節(jié)點(diǎn)p和節(jié)點(diǎn)q之間的互導(dǎo)納，表示聯(lián)接第p個(gè)節(jié)點(diǎn)與第q個(gè)節(jié)點(diǎn)間導(dǎo)納的負(fù)數(shù)，且Y_pq＝Y(jié)_qp，其中當(dāng)節(jié)點(diǎn)p與節(jié)點(diǎn)q無(wú)直接關(guān)聯(lián)時(shí)，Y_pq＝Y(jié)_qp＝0。

步驟S22，判斷本次計(jì)算是否為首次計(jì)算直流側(cè)消耗的有功功率和無(wú)功功率，即若在本次計(jì)算之前已經(jīng)獲得過(guò)直流側(cè)消耗的有功功率和無(wú)功功率，則本次計(jì)算不是首次計(jì)算直流側(cè)消耗的有功功率和無(wú)功功率，否則為首次計(jì)算直流側(cè)消耗的有功功率和無(wú)功功率。

若本次計(jì)算是首次計(jì)算直流側(cè)消耗的有功功率和無(wú)功功率，執(zhí)行步驟S23，設(shè)置整流機(jī)組的工作區(qū)間為第一工作區(qū)間并根據(jù)整流機(jī)組的工作區(qū)間相關(guān)電力值建立節(jié)點(diǎn)電壓方程，否則執(zhí)行步驟S24，根據(jù)交流側(cè)的節(jié)點(diǎn)電壓建立節(jié)點(diǎn)電壓方程。

在直流側(cè)的N個(gè)節(jié)點(diǎn)中，與參考節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的支路中的電力元件為有源元件(電壓源、電流源)時(shí)，節(jié)點(diǎn)電流數(shù)值不為0，注入電流為正，流出電流為負(fù)。因此，只有牽引變電所和列車(chē)所在的節(jié)點(diǎn)電流值不為0，其余節(jié)點(diǎn)如饋線、鋼軌等節(jié)點(diǎn)電流值均為0。

牽引變電所節(jié)點(diǎn)注入電流I_b計(jì)算方法如下：根據(jù)地鐵供電系統(tǒng)直流側(cè)供電部分模型可知，牽引變電所等效為受控電壓源和電阻串聯(lián)，所以牽引變電所節(jié)點(diǎn)注入電流I_b計(jì)算公式為

列車(chē)節(jié)點(diǎn)注入電流I_t計(jì)算方法如下：根據(jù)地鐵供電系統(tǒng)直流側(cè)供電模型可知，列車(chē)等效為在任意時(shí)刻所受取的功率為恒定值的功率源，在已知支路功率P和節(jié)點(diǎn)電壓U_t下可計(jì)算列車(chē)節(jié)點(diǎn)注入電流I_t為I_t＝P/U_t，當(dāng)列車(chē)處于牽引工況時(shí)，列車(chē)消耗接觸網(wǎng)的功率，此時(shí)電流值取負(fù)值；當(dāng)列車(chē)處于電氣制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，列車(chē)向接觸網(wǎng)輸送功率，此時(shí)電流值取正值。

在步驟S23中，根據(jù)列車(chē)節(jié)點(diǎn)的電壓初始值，根據(jù)公式I_t＝P/U_t，利用列車(chē)功率，可以求出列車(chē)電流初始值。代入相應(yīng)整流機(jī)組工作區(qū)間的等效電壓和內(nèi)阻值，結(jié)合列車(chē)電流初始值，生成節(jié)點(diǎn)電壓方程。在步驟S24中，根據(jù)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y與各節(jié)點(diǎn)注入電流I構(gòu)建節(jié)點(diǎn)電壓方程U＝Y(jié)^-1I，其中，I＝[i₁,i₂,…,i_N]，N為節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

步驟S25，求解節(jié)點(diǎn)電壓方程以獲得各列車(chē)節(jié)點(diǎn)電壓和各整流機(jī)組的負(fù)荷電流。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉如何對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓方程進(jìn)行求解，在此不再贅述。

步驟S26，判斷各整流機(jī)組的負(fù)荷電流I_n(n＝1,2,…，為節(jié)點(diǎn)編號(hào))是否在其工作區(qū)間對(duì)應(yīng)的負(fù)荷電流范圍(I_min,I_max)內(nèi)。若各整流機(jī)組的負(fù)荷電流I_n均在其工作區(qū)間對(duì)應(yīng)的負(fù)荷電流范圍內(nèi)，即I_min＜I_n＜I_max，則執(zhí)行步驟S27，判斷各列車(chē)節(jié)點(diǎn)電壓是否滿足收斂精度，即判斷是否成立，其中，為給定的收斂精度，i為第i列列車(chē)，為第i列列車(chē)第m次迭代后列車(chē)所在位置的牽引網(wǎng)網(wǎng)壓值；若各整流機(jī)組的負(fù)荷電流I_n均未在其工作區(qū)間對(duì)應(yīng)的負(fù)荷電流范圍內(nèi)，即I_n＜I_min或者I_n＞I_max，則執(zhí)行步驟S28，調(diào)整整流機(jī)組的工作區(qū)間并根據(jù)整流機(jī)組的工作區(qū)間相關(guān)電力值建立節(jié)點(diǎn)電壓方程，重復(fù)執(zhí)行步驟S25。

具體地，若整流機(jī)組負(fù)荷電流I_n小于當(dāng)前工作區(qū)間對(duì)應(yīng)的負(fù)荷電流范圍的最小值I_min，即I_n＜I_min，則設(shè)置整流機(jī)組的工作區(qū)間為當(dāng)前工作區(qū)間的前一工作區(qū)間；若整流機(jī)組負(fù)荷電流I_n大于當(dāng)前工作區(qū)間對(duì)應(yīng)的負(fù)荷電流范圍的最大值I_max，即I_n＞I_max，則設(shè)置整流機(jī)組的工作區(qū)間為當(dāng)前工作區(qū)間的后一工作區(qū)間。

判斷列車(chē)電壓是否收斂是指判斷計(jì)算出的各個(gè)列車(chē)節(jié)點(diǎn)電壓大小是否已滿足給定的收斂精度。若各列車(chē)節(jié)點(diǎn)電壓不滿足收斂精度，執(zhí)行步驟S29，根據(jù)恒功率原則修正列車(chē)節(jié)點(diǎn)的牽引取流值，重復(fù)執(zhí)行步驟S21，否則求解直流側(cè)消耗的有功功率和無(wú)功功率，直流側(cè)消耗的有功功率和無(wú)功功率提供給交流側(cè)進(jìn)行迭代計(jì)算。

地鐵供電系統(tǒng)交流側(cè)電力元件建模主要是對(duì)主變電所、牽引降壓混合所與降壓變電所及其對(duì)應(yīng)的輸電線路與用電負(fù)荷進(jìn)行等效。在本實(shí)施例中，將主變電所當(dāng)作平衡節(jié)點(diǎn)，用于平衡整個(gè)地鐵供電網(wǎng)絡(luò)的有功功率與無(wú)功功率，將牽引降壓混合所與降壓變電所當(dāng)作一直在消耗有功功率與無(wú)功功率的負(fù)荷，即PQ節(jié)點(diǎn)。圖8是本發(fā)明實(shí)施例的變電所等效模型的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，P₁和Q₁分別為OCC環(huán)調(diào)系統(tǒng)降壓變電所消耗的有功功率與無(wú)功功率；P₂和Q₂分別為OCC電調(diào)系統(tǒng)牽引降壓混合所消耗的有功功率與無(wú)功功率。通常取牽引降壓混合所的功率因數(shù)為0.97，降壓變電所的功率因數(shù)為0.78。通過(guò)OCC電調(diào)系統(tǒng)計(jì)算出牽引降壓混合所需要的功率P_d，由式和計(jì)算得到P₂和Q₂。

將供配電線路運(yùn)用π型等值電路對(duì)其進(jìn)行模擬等效，即將每一段母線視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖9所示，以節(jié)點(diǎn)①和②為例，Z₁₂＝R₁₂+jX₁₂為線路等值阻抗，Y₁₂＝G₁₂+jB₁₂為線路對(duì)地等值導(dǎo)納，在每一段線路兩端，都有一條數(shù)值為線路等值導(dǎo)納B一半的對(duì)地支路。根據(jù)地鐵供電系統(tǒng)主變電所、牽引降壓混合所與降壓變電所及其對(duì)應(yīng)的供配電線路的等效模型，結(jié)合各等效模型的屬性參數(shù)與線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建如圖10所示的交流側(cè)供電模型。運(yùn)用交流側(cè)各電力等效模型及直流側(cè)所需計(jì)算參數(shù)，交叉迭代計(jì)算交流側(cè)電力潮流值包括：

步驟S30，對(duì)主變電所節(jié)點(diǎn)、牽引降壓混合所節(jié)點(diǎn)以及降壓變電所節(jié)點(diǎn)分別按順序進(jìn)行編號(hào)。

步驟S31，創(chuàng)建交流側(cè)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。

步驟S32，預(yù)設(shè)各節(jié)點(diǎn)電壓初值。各節(jié)點(diǎn)電壓初值的實(shí)部為e₀，各節(jié)點(diǎn)電壓初值的虛部為f₀。在本實(shí)施例中，對(duì)于平衡節(jié)點(diǎn)，e₀＝1.1,f₀＝0；對(duì)于PQ節(jié)點(diǎn)，e₀＝1,f₀＝0。

步驟S33，將各節(jié)點(diǎn)電壓初值代入公式以獲得功率偏差向量，其中，ΔP_i為節(jié)點(diǎn)i的有功功率偏差向量，ΔQ_i為節(jié)點(diǎn)i的無(wú)功功率偏差向量，P_is為節(jié)點(diǎn)i注入有功功率，Q_is為節(jié)點(diǎn)i注入無(wú)功功率，e_i為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)電壓實(shí)部，f_i為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)電壓虛部，e_j為節(jié)點(diǎn)j的節(jié)點(diǎn)電壓實(shí)部，f_j為節(jié)點(diǎn)j的節(jié)點(diǎn)電壓虛部，G_ij為位于交流側(cè)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中第i行、第j列的元素的實(shí)部，B_ij為位于交流側(cè)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中第i行、第j列的元素的虛部，n為節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

步驟S34，判斷各功率偏差向量是否收斂。

若各功率偏差向量收斂，則執(zhí)行步驟S35，計(jì)算交流側(cè)的節(jié)點(diǎn)電壓、支路電流、負(fù)荷電流以及負(fù)荷的功率，否則執(zhí)行步驟S36，將各節(jié)點(diǎn)電壓初值代入公式和構(gòu)建雅克比矩陣其中，

步驟S36，求解牛頓拉夫遜方程以獲得各節(jié)點(diǎn)修正變量

步驟S37，根據(jù)修正公式獲得各節(jié)點(diǎn)電壓修正后的值，并將各節(jié)點(diǎn)電壓修正后的值作為各節(jié)點(diǎn)電壓初值，重復(fù)執(zhí)行步驟S33，其中，k為迭代次數(shù)。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。