牽引供電系統計算機仿真研究論文

　　1概述

　　隨著(zhù)電氣化鐵道的高速發(fā)展，人們對電氣化鐵路的安全和穩定性提出了更高的要求。牽引供電系統是電氣化鐵道的重要組成部分，計算機仿真技術(shù)利用與實(shí)際牽引供電系統對象相吻合的數學(xué)模型在計算機上進(jìn)行模擬試驗，由于其具有靈活多變、經(jīng)濟、實(shí)用、周期短等特點(diǎn)，已成為分析、設計、運行、評價(jià)、培訓系統的重要工具。采用計算機仿真技術(shù)實(shí)現牽引供電系統設計可顯著(zhù)提高設計效率、提高設計精度。

　　2牽引供電系統計算機仿真的作用

　　2.1檢驗運行系統的各項指標和特性

　　牽引供電系統在運行中具有負荷隨機性強、移動(dòng)性強、三相不對稱(chēng)等特點(diǎn)，用常規方法不能了解系統的真實(shí)過(guò)程、行為及優(yōu)化運行的要求。不適合使用大規�，F場(chǎng)試驗的方法，因其只針對特定情況進(jìn)行測試，并且存在周期長(cháng)、不具有重復性、消耗大量人力、財力。通過(guò)計算機仿真可以有效解決這些問(wèn)題，它可以對不同的列車(chē)運行狀態(tài)、不同供電方式下的電流、電壓、諧波、負序、功率因數、電能損失等物理量進(jìn)行推論計算和數據核查，以便設計出最優(yōu)的技術(shù)方案和運行方案。

　　2.2預測新系統的指標和特性

　　計算機仿真軟件可以針對已定的系統各種運行方式下和行程工況下的設計方案進(jìn)行各類(lèi)特性或指標的測試，可大大縮短試驗或設計的周期，為試驗或設計指明正確方向，從而最大程度降低盲目性操作�？捎捎嬎銠C仿真完成牽引負荷過(guò)程及其行為的仿真、負荷諧波過(guò)程及其行為的仿真、牽引負荷統計特征與隨機的仿真、牽引網(wǎng)故障過(guò)程及其行為過(guò)程仿真、絕緣水平與絕緣配合的仿真等工作。

　　3牽引負荷過(guò)程的計算機仿真

　　所謂負荷過(guò)程的計算機仿真，就是在計算機上仿真再現負荷過(guò)程。要實(shí)現牽引變電所某一臂上負荷過(guò)程計算機仿真，首先需要建立列車(chē)運行負荷數據庫和列車(chē)運行圖信息代碼數據庫，然后再由臂負荷過(guò)程仿真軟件再現臂負荷過(guò)程。

　　3.1列車(chē)運行負荷數據庫

　　列車(chē)運行負荷數據庫是由某一類(lèi)型的電力機車(chē)牽引某種列車(chē)，在既定線(xiàn)路上正常操作運行時(shí)候獲得的機車(chē)電流與行走距離之間的關(guān)系數據組成的數據集，對列車(chē)運行負荷數據庫的結構設計要方便應用于牽引負荷的仿真計算過(guò)程。

　　3.2列車(chē)運行圖信息代碼數據庫

　　列車(chē)運行圖數據庫反映了下列信息：

　�。�1）每天通過(guò)區段的列車(chē)數。

　�。�2）每列車(chē)進(jìn)入和駛出臂上各區間的時(shí)分。

　�。�3）進(jìn)入臂上各區間各次列車(chē)的車(chē)別（客，貨或零擔車(chē)）、運行的方向（上行或下行）和通過(guò)區間的方式（直通，停通或通停）。對上述第二個(gè)信息，可設兩個(gè)變量T1、T2分別表示列車(chē)進(jìn)、出區間的時(shí)分。對第三個(gè)信息包括三個(gè)子信息，軟件中用代碼來(lái)區分，可分設三個(gè)代碼變量F1、F2、F3表示�？闪頕1=1、2、3分別代表貨車(chē)、客車(chē)、零擔車(chē)；F2=1、2分別表示上行、下行；F31=1、2、3分別代表通過(guò)區間的方式，即直通、停通、通停。列車(chē)運行圖代碼數據庫必須與列車(chē)運行負荷數據庫相對應，其代碼數據也必須依不同的供電臂（左、右）、不同的區間及不同的車(chē)次來(lái)組織。3.3臂負荷過(guò)程的仿真臂負荷過(guò)程仿真可按下列思路來(lái)設計：

　�。�1）調入牽引變電所某側供電臂上的列車(chē)運行負荷數據和列車(chē)運行信息數據。

　�。�2）從列車(chē)運行信息數據組中取出各次列車(chē)進(jìn)入和駛出該區間的時(shí)分T1和T2，并將其與所考察時(shí)步所對應的時(shí)間相比較，以判斷所考察時(shí)刻該區間后運行的時(shí)分數，并取出該次列車(chē)的三個(gè)信息代碼F1、F2、F3，以確定列車(chē)的類(lèi)型、行車(chē)方向和通過(guò)區間的方式。

　�。�3）以T1、T2、F1、F2、F3為依據確定并從列車(chē)負荷庫中正確取出數據，并計算出該次列車(chē)在該考察時(shí)刻從牽引網(wǎng)取用的電流值。按上述方法計算出該供電臂各區間運行列車(chē)在同一時(shí)刻由牽引網(wǎng)取用的電流值，將它們累加即為該供電臂此刻的總負荷電流，然后依時(shí)步（如取為1min）循環(huán)一周，即可得到該臂24h內的負荷過(guò)程。

　　4負荷行為過(guò)程的仿真及統計分析

　　牽引負荷在牽引供電系統和外部電力網(wǎng)系統中電氣量變化的過(guò)程叫負荷行為，它主要表達了各種電氣量隨著(zhù)時(shí)間變化的過(guò)程�？梢缘玫揭韵陆Y論：

　�。�1）牽引變電所及供電臂上負荷行為過(guò)程。主要有母線(xiàn)電壓損失、牽引變壓器的功率損失、繞組負序電流及母線(xiàn)負序電流電壓分量、牽引網(wǎng)上的功率損失和最大電壓損失。

　�。�2）牽引負荷對電力系統影響的負荷行為過(guò)程。主要有流入各發(fā)電機支路的負序電流，在電力系統各監測點(diǎn)上的負序電壓值等。

　�。�3）對上述各種負荷行為過(guò)程進(jìn)行分析和統計，可以變換得出各指標的統計特征值（平均值、有效值、方差），并給出各指標變化的概率直方圖。

　　5結束語(yǔ)

　　利用計算機仿真技術(shù)，實(shí)現了牽引供電系統一、二次側母線(xiàn)及各饋線(xiàn)的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率因數等數據的仿真計算，大大提高了工程分析、計算的功能，其精確的仿真能力為牽引供電系統的設計提供了強有力的技術(shù)支持。

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