考虑交直流耦合的地铁牵引供电系统潮流计算方法研究

发布时间：2020-10-15 10:21

　　 当今中国,城市轨道交通建设特别是地铁建设开展的如火如荼。随着在建、运营地铁线路的快速增长,如何减少工程投资和运营成本,如何优化地铁整体设计和运行方案,如何保障地铁线路运行安全等已经成为相关从业者和科研工作者面临的现实挑战,而地铁牵引供电系统潮流计算的相关研究将为上述问题提供依据。但现有的地铁牵引供电系统潮流计算方法大多没有考虑交流潮流和直流潮流之间的相互耦合,导致潮流计算精度不高。为解决上述问题,本文采用了一种考虑交直流潮流相互耦合的地铁牵引供电系统潮流计算混合迭代方法并将其应用到实际工程项目中。地铁牵引供电系统交直流潮流计算的研究重点主要在两个方面:一方面为交直流电力网络潮流分布计算;另一方面即在交直流电力网络潮流分布计算过程中的迭代算法研究。交直流电力网络潮流分布计算将分别完成交流侧和直流侧的潮流计算,通过计算可得地铁牵引供电系统交流侧和直流侧各节点功率、电压和电流的大小;交直流电力网络潮流分布计算过程中的迭代算法研究则通过修正后的两侧潮流计算结果的交互,实现交流侧与直流侧潮流之间的解耦。针对交直流电力网络潮流分布计算,本文将地铁牵引供电系统分为三个子系统进行处理,并对交流系统和直流系统的各部分所含电路元件分别建立了数学模型,着重推导了地铁牵引供电系统牵引变电所模块的数学模型,在此基础上,推导了地铁牵引供电系统的交流侧潮流和直流侧潮流计算方法。在交直流电力网络潮流分布计算过程中,考虑了地铁牵引供电系统交直流潮流的耦合问题,采用了一种基于接口参数修正方程的地铁牵引供电系统混合潮流迭代方法。通过单独设计牵引供电系统整流机组潮流模型,将交流系统与整流机组的接口参数进行修正、整流机组和直流系统的接口参数进行修正,并用修正过的直流潮流计算结果和交流流潮流计算结果来相互迭代,实现了交直流潮流迭代的解耦。通过实例分析验证了本文提出的基于接口参数修正方程的地铁牵引供电系统模型及其算法的可行性。实验结果表明,本文提出的考虑交直流耦合的地铁牵引供电系统潮流计算方法在精度和收敛性上较未考虑耦合的潮流计算方法效果更符合实际。
【学位单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U231.8;TM744
【部分图文】：

传推进大运量、高速度、清洁的城市轨道交通特别是地铁的出行方式要大城市的城市轨道交通系统设施装置、运行水平和管理质量都较高占比上，许多城市的轨道交通运输所占比例早就达到了 50%水平以上目前，中国已有 30 个城市拥有地铁线路，国家关于地铁线路里程数的将以每年约 12.5%的比例增加。中国的城市轨道交通建设开发势头强度快，对比国内和国外的发展规模，我国已经占据世界前列。近 10 年轨道交通的发展全球瞩目。截至 2017 年 11 月底，我国城市轨道交通超过 4000 公里，其中地铁 3000 多公里[9]。 十三五 期间，我国将步道交通建设阶跃式发展阶段，2020 年底地铁总里程预计将超过 6000 公规划在 7000 公里以上[10]，市场前景巨大。如下图，在中国城市轨道交通的运营线路数量排名中[11]，全国各城市的地铁线路中，超过 10 条线路的城市已经有 3 座，北京有 20 条，上广州 10 条。各城市以已运行的地铁线路数量来论，“北上广深”依然名，南京、重庆等排名靠前。图 1-1 和图 1-2 分别为中国城市轨道交行线路数量和长度排名。

远规划在 7000 公里以上[10]，市场前景巨大。如下图，在中国城市轨道交通的运营线路数量排名中[11]，全国各城市已行的地铁线路中，超过 10 条线路的城市已经有 3 座，北京有 20 条，上海和广州 10 条。各城市以已运行的地铁线路数量来论，“北上广深”依然占四名，南京、重庆等排名靠前。图 1-1 和图 1-2 分别为中国城市轨道交通运行线路数量和长度排名。图 1-1 中国城市轨道交通城市运营线路排名

考虑交直流耦合的地铁牵引供电系统潮流计算方法研究看相应标准手册，国际上对地铁机车的分类有两种，其中 A 型车的机车整度为 3m、B 型车的机车整体宽度为 2.8m，机车编组方式一般为 5-8 节。长铁 2 号线列车采用铝合金中空挤压型材，标准 B 型车辆，采用 6 节编组， 4 节为带动力车辆，两端为带司机室的拖车车辆，最高运行速度为 80km大载客量 1866 人[53,56]。车辆外观图如图 2-5 所示，其具体参数如表 2-1 所示
【参考文献】

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本文编号：2842047