城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算分析系统软件

城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算分析系统软件

王伟锋、陈绪椎、董佩洁

中铁通轨道运营有限公司 浙江温州 325000

摘要：在本文的分析中，就主要基于当下城市轨道交通牵引供电系统，所采用的供电计算分析系统，进行详细的分析。一般情况下，都是交流系统等效至直流侧进行计算分析，或者采用交直流侧分开迭代的计算体系。不同的计算分析模式，往往形成不同的分析系统，因此本文为相关领域研究人员提供一定的参考。

关键字：城市轨道交通；牵引力供电；仿真分析；直流统一

引言：牵引供电计算系统，就是整个城市轨道交通系统，在设计当中的重要设计方式，同时发挥出了较大的价值。是整个供电体系当中十分重要的环节，往往这部分的设计合理性，会直接影响到供电系统、牵引供电方式、变电所设置等诸多环节的质量。

1 牵引供电计算分析

伴随着科学技术的发展，有效推动了当下社会的发展与进步。在现代化城市建设过程中，城市的轨道交通系统也得到了全面的发展，因此进行建设的过程中，就需要利用科学技术，实现高效率、高质量的建设效果。我国当下的发展中，很多专家学者都对城市轨道牵引供电计算系统，进行了深入的研究与分析。例如，研发出了基于牛顿-拉夫逊法，所提出的牵引供电系统交直流混合潮流，就是一种较为强大的分析计算软件。在应用这种技术的过程中，直流牵引供电系统当中，存在着较大的R/X数值，并不需要考虑到潮流计算当中，由于受到换相电所导致的计算误差，而是构建出了6脉波整流机组，这样的模型构建下，可以实现对其直流统一的潮流计算软件模型。

而在另一些较为复杂的城市轨道建设中，由于要面对较为复杂的建设情况，因此就可以基于复杂地网模型，构建出多支路直流牵引供电网。这种计算软件，就是一种在计算的过程中，基于节点电压法的方式，对其数值进行准确的求解与分析。同时，也有着基于CAD软件为平台，提出一种城市轨道交通牵引供电系统的仿真计算软件，这样的软件也得到了较为广泛的使用，并能够很好的在使用过程中，发挥出应用的价值与效果。

当下研发出的软件当中，已经发展的比较成熟的就是直流牵引供电系统仿真分析软件。其次，在ELBAS的研究中，又针对这种城市过道牵引供电系统，进行了深入的研究，并已经在我国进行了实践，同时在这个软件的基础上，提出了我国自主研发的软件。

城市轨道交通牵引供电分析软件，就是一种供电混合系统。可以实现交流电与直流电的耦合，并能够产生相互影响的效果。在本文的阐述中，对于这种分析系统软件的阐述，就是一种首先需要对其进行牵引力的计算分析，并基于实际的运行图，可以获得列车运行的时刻，明确出列车的实际位置与功率。这样的计算模式下，便能够很好的明确出不同列车节点，城市轨道牵引供电系统的电压值。

2 整流机组模型

在城市轨道交通的整流机组上，一般情况下都会采用3、4组不同的整流变压器，同时也会将其两组低压绕组，在相位相差30°的情况下，接入到两个三相桥式的全波整流电路当中，以此可以形成12脉波输出形式。

而在不带桥间平衡电抗器的时候，就会使得整个系统在运行的全流程，并不会出现整流机组的两点桥，产生任何形式的互动。这种设备的运行模式有着七种不同的类型。在一般情况下的操作下，会伴随着电抗因素的出现，而出现不同的运行模式。其次，在牵引供电计算的过程中，其可用的模式可以体现出正常的运行状态。对于负载电流而言，是一种连续不断的变化方式^[1]。

而在等效24脉整流机组当中，基本上都由整流机组构成，以此形成网侧绕组，并使用延边三角形连接的方式。在使用四组阀侧绕组的线电势的过程中，后形成一定的相位差，之后利用阀侧绕组的线电势，就可以保障构成15°角的相位差。其次，在对其进行数学模型的分析中，往往会形成较为复杂的形式，因此就需要保障在进行分析的过程中，可以实现良好的处理^[2]。

3 牵引供电计算

3.1 牛顿法的计算分析

在城市牵引供电系统当中，由于是一种交直流混合的计算分析，因此就使得在交流侧接入到系统之后，就可以利用集中供电、分散供电或者混合供电的方式，将其形成复杂的供电体系^[3]。同时，在降压处理之后，既可以整流成直流电，将其传输到牵引网当中，并提供列车功率。在这样的计算分析过程中，在节点电压基于极坐标的方式进行表示的过程中，其整流机组的交流侧节点，以及直流侧节点，就可以成为系统当中的重要信息数据。其次，还需要基于牛顿法的方式，对城市轨道交通交直流统一下的牵引供电，进行详细的计算与分析。

在进行计算分析的过程中，首先需要构建出供电系统的导纳矩阵。而在确定了仿真时刻之后，就马上需要基于运行图，以及进行列车牵引计算，进而确定出线路上的列车实际位置。另外，还要构建出直流牵引系统电导矩阵。对于当下各个节点的电压初值设计的过程中，其直流系统当中的节点电压可以将其设置为1。而在对其12脉的整流机组进行计算分析的过程中，也要保障严格的基于计算公式，建立出矩阵，以此保障可以实现良好的计算分析。其次，还需对节点电压值进行修正处理，另外也需要保障整流机组的元件，实现良好的设计与转换。

最后，还需要对收敛情况进行分析与判断，这样便能够有效的在计算的过程中，充分的保障其节点的电压，以及整流机组当中的参数，始终都可以当做初值，并发挥到开始的阶段。一旦已经到达了仿真时刻，就需要退出仿真，进入到下一个阶段。

2.2 赛德尔法供电计算

在当下的整流机组的设计中，其供电系统当中的迭代方式，就是一种负荷运算方式。同时，在直流系统当中出现的电压，一般是一种带内阻的电压源。这种形式的计算分析，可以很好的保障在计算的过程中，可以很好的建立在传统的分析方式上，实现分析软件的改善与完善，最大程度上满足当下计算分析的需求，能够应对各种复杂的情况，从而升电气处理的整体效果。

总结：综上所述，在现代化城市建设的过程中，为了实现高效率、高质量的建设方式，往往需要全面的提升建设的整体效果，并极大的加强现阶段对其软件的应用控制。另外，也需在计算的过程中，也要应对各种计算难点，并发挥出该计算软件的优势效果，以此实现供电系统的合理分析。

参考文献：

[1]郝峰杰. 城市轨道交通柔性牵引供电系统优化控制研究[D].北京交通大学,2020.

[2]赵佳微. 基于PSCADA的城市轨道交通供电系统仿真[D].西南交通大学,2020.

[3]叶小雯. 城市轨道逆变回馈装置的系统优化设计研究[D].西南交通大学,2018.