地铁供电系统牵引负荷建模及其对潮流计算的影响分析

地铁作为城市轨道交通的典型代表,具有快速、安全、准时、无污染以及载客量大等特点而成为缓解大中型城市交通拥堵压力的首选方案。在此基础上,凭借电能质量好、供电效率高、节能等优势,使直流输电方式的地铁成为了未来城市交通工具的发展趋势。由于地铁列车在运行过程中的频繁启停和人流量的不断变化,使得地铁负荷具有很大的波动性。为了更好的掌握地铁牵引负荷变化对潮流分布的影响,需要对地铁牵引负荷进行建模和潮流计算,并对结果进行分析研究。首先,本文对地铁轨道交通供电系统进行了深入的研究。介绍了地铁轨道交通目前在国内的发展状态,并对国内外的研究成果进行了归纳与总结。同时对地铁供电系统的结构进行了详细的阐述,尤其是中压供电系统和直流牵引供电系统。其次,对杂散电流与钢轨电位的数学推导与仿真分析。文章从地铁供电系统正常运行的模式下建立了走行轨钢轨回流模型,推导出杂散电流与钢轨电位的数值分布公式。并在地铁单边供电单车运行、地铁双边供电单车运行以及地铁双边供电多车运行的情况下对杂散电流与钢轨电位进行了仿真,同时,对影响杂散电流分布规律的因素进行了仿真分析。再次,对地铁牵引负荷进行仿真分析。通过对列车的受力情况、列车运行状态和牵引策略的选择,在Matlab软件平台上编写地铁列车牵引负荷计算程序仿真出列车从接触网上获取的的功率随运行距离的变化关系,并且将列车在理想直线线路与实际线路的仿真曲线进行对比验证,证明考虑实际线路状态下的仿真曲线的数据更加准确。最后,根据分析12脉波整理机组的原理和外特性曲线,建立地铁直流牵引供电系统模型;地铁中压供电系统以开式电力网建立模型以及它们的潮流计算流程图,通过交直流接口模型将两者结合起来,运用交直流混合迭代潮流计算的方法将地铁交流侧的潮流分布情况计算出来,并对仿真结果进行分析研究。最终根据供电系统的判别指标验证了计算数据的变化规律与实际运行时较为一致,能够为工程建设人员提供数据参考。