CN108008215A

CN108008215A - 一种地铁行车时刻表的电力负荷安全评估方法

Info

Publication number: CN108008215A
Application number: CN201711129047.8A
Authority: CN
Inventors: 李敏; 徐斌涛; 娄亭; 沈峰
Original assignee: Shanghai Seari Intelligent System Co Ltd
Current assignee: Shanghai Seari Intelligent System Co Ltd
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2018-05-08

Abstract

本发明涉及一种地铁行车时刻表的电力负荷安全评估方法，其特征在于，包括以下步骤：绘制单车启动时的电流曲线；将整条地铁线路分段之后，计算出发车时地铁列车所处供电网的物理位置；建立轨道牵引供电负载电流的分担模型；对单个供电区间的负荷进行计算，并依据事先设定的阈值判断触网是否过载；对整条地铁线路上的每个供电区间的负荷进行计算和判断；依次对每辆地铁列车发车时，整条地铁线路每个供电区间负荷进行计算和判断；根据计算和判断结果，评估时刻表的电力负荷安全情况，并根据需要调整发车间隔。本发明一方面可以根据既定的行车时刻表估算负荷，提前做好供电准备，另一方面可以根据既有供电能力调整行车时刻表，保障用电安全。

Description

一种地铁行车时刻表的电力负荷安全评估方法

技术领域

本发明涉及一种地铁行车时刻表的电力负荷安全评估方法。

背景技术

城市轨道交通电力系统是地铁系统运行的动力源泉，它不仅给列车供电，同时还担负着向通信、运控、环控、自动售检票等系统提供能源，以及车站、区间、车辆段、控制中心等所需要的动力和照明用电。一旦发生故障将严重扰乱正常的运输秩序，经济损失和社会影响巨大，所以安全、稳定、优质、不间断是城市轨道交通电力系统的基本要求。

我国当前建成的地铁线路多采用集中供电的方式，修建专用的供电所进行供电。虽然地铁供电系统要给很多子系统供电，但主要的负载还是触网的牵引用电。传统电力触网负荷估算都是比较粗的根据历史经验的估算，而且无法评估行车时刻表的调整对负荷的影响。

发明内容

本发明目的是：做好城市轨道交通电力系统的牵引负荷的精细预估，保证牵引用电安全。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种地铁行车时刻表的电力负荷安全评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过高精度电流采集装置PMU测量每天第一辆地铁列车运行时的电流值，根据采集到的电流值绘制单车启动时的电流曲线；

步骤2、将整条地铁线路根据供电区间和车站分别不同的线路段，分段之后，计算出发车时地铁列车所处供电网的物理位置；

步骤3、建立轨道牵引供电负载电流的分担模型，考虑线路段左右两侧各一个整流站，当列车向中间移动时，电流分担也逐渐变化，到两个整流站中间时，线路左右的阻抗相等，负载电流两整流站平均分担；

步骤4、对单个供电区间的负荷进行计算，并依据事先设定的阈值判断触网是否过载；

步骤5、循环步骤4，对整条地铁线路上的每个供电区间的负荷进行计算和判断；

步骤6、根据时刻表，循环步骤5，依次对每辆地铁列车发车时，整条地铁线路每个供电区间负荷进行计算和判断；

步骤7、根据步骤5及步骤6的计算和判断结果，评估时刻表的电力负荷安全情况，并根据需要调整发车间隔。

优选地，在所述步骤4中，根据牵引供电负载电流的分担模型，对列车达到最大启动电流分析，从而对单个区间的负荷进行计算。

本发明一方面可以根据既定的行车时刻表估算负荷，提前做好供电准备，另一方面可以根据既有供电能力调整行车时刻表，保障用电安全。

附图说明

图1为PMU采集点示意图；

图2为单车电流曲线图；

图3为供电区间分段示意图；

图4为牵引供电负载电流的分担模型。

具体实施方式

为使本发明更显易懂，下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在本发明技术方案下进行实施，给出了本发明的实施过程和实施效果。本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例以上海市地铁八号线为例对本发明提供的一种地铁行车时刻表的电力负荷安全评估方法进行举例说明。本发明包括以下步骤：

步骤1、获取单车启动时的电流曲线。

获取单车启动时的电流曲线，在实际案例中，采用安装PMU来测量取得。PMU是一种高精度电流采集装置。进线柜和馈线柜都安装。根据每天第一辆车运行时采集到的电流值绘制单车电流曲线。具体安装位置如图1所示，图中的A点及B点均为安装位置。绘制的电流曲线如图2所示，图中：I_max，列车最大启动电流，3200A；I_g，列车带电运行平均电流，2200A；I，列车稳定运行电流，1800A；t_g，列车达到最大电流时间，8S；t_s，列车达到稳定运行时间，15S；t₁，列车带电运行时间，105S；t₂，列车运行时间，120S。

步骤2、将地铁整条线路根据供电区间和车站进行分段。分段之后，可以计算出发车时列车所处供电网的物理位置。供电区间分段示意图如图所3示。

步骤3、建立轨道牵引供电的分担模型，一般来说，触网都是双向供电，根据我们推算结果，触网的电流与离供电站的距离成反比例，也就是说，离供电站越近，电流分摊越多。供电模型如图4所示。

推算过程如下：

图4画出包括三个牵引供电站的线路原理图，并且尽可能使用实际的参数进行估算。假定三个站的整流输出电压相等为U_d＝1500V，r_d表示整流装置的内阻，Ra表示直流供电线的电阻。现在直流供电使用840mm²线径的电缆(触网的线径要小得多，但实际电流只经过一小段触网线，这里先不考虑触网的影响)，这里假定两个整流站间的距离为2.5KM，由于供电线路较长阻抗还是很明显的，并且假定回流电缆线径相同。

电缆电阻计算：R_a＝ρ×L/S，ρ是铜导线的电阻率，ρ＝0.01852Ωmm²/M(是单位mm²线径，1米长度M的电阻)，L是电缆长度(米)；S是电缆的截面积(mm²)。

本实施例中，R_a＝ρ×L/S＝0.01852×2500/840＝5.51×10^-2Ω。

现在我们来考察一个列车在牵引站2启动时它的负载电流在个整流站间的分配。这个情景可以表示为图4中在P点加入一个电流源I_c(因为列车接近整流站2，认为列车到整流站间的阻抗为0)，I_c就是列车启动耗用的电流。运用线性叠加定理，这个电流源对电路的影响可以与电路中原有的电源(三个电压源Ud)形成的电流分别计算。

从这个电路我们先不考虑牵引站1、牵引站3外部的回路，只考察站1、站2、站3，可以很清楚看出牵引站2的回路阻抗为rd＝3×10^-2欧姆，牵引站1、牵引站3的回路阻抗是2R_a+r_d＝11.02+3＝14.02欧姆。

计算PQ间的电压等于电流乘以P、Q点间的阻抗(三个支路并联)：

U_PQ＝-I_c×r_d//2R_a+r_d//2R_a+r_d＝-I_c×rd×(2R_a+r_d)/2(r_d+(2R_a+r_d)/2)

I₁＝-U_PQ/r_d＝I_c×(2R_a+r_d)/2(r_d+(2R_a+r_d)/2)

I₂＝I₃＝-U_PQ/2R_a+r_d＝I_c×r_d×(2R_a+r_d)/2(r_d+(2R_a+r_d)/2)(2R_a+r_d)

代入实际参数：I₁＝0.7I_c，I₂＝I₃＝0.15I_c。

从这个结果看到由于供电线的阻抗比整流电源内阻高很多，所以就近的整流站承担了主要的负荷电流(70％)，现在仅考虑两侧的一个站，两侧的站各承担(15％)，如果再计入站1或站3外侧的站，因为存在线路电阻它们的承担的比例还要低得多，所以初略的估算考虑左右各一个站已足够了。

当列车向中间移动时，电流分担也逐渐变化，到两站中间时，线路左右的阻抗相等，负载电流两站平均分担。

步骤4、对单个区间负荷进行计算，并判断触网是否过载。在实际应用中，根据牵引供电负载电流的分担模型，对列车达到最大启动电流分析如下：

根据发车间隔(3′15″)，第一辆列车行至翔殷路站过15S时，第二辆列车在市光路站发车，两列车都是由市光路开往延吉中路方向。3′23″时，第二辆列车达到最大启动电流3200A；第一辆列车为稳定运行状态，取流电流为1800A。根据列车平均速度15米/秒，此时，第一辆列车的位大约开出翔殷路站345米(15*23＝345)，第一辆列车大约开出市光路站120米(15*8＝120)。从图3可以看出，延吉路站距离市光路站3936米，翔殷路站距离市光路站1962米，根据步骤3电流分摊算法可得：

1)市光路站馈线电流：

延吉中路馈线电流：

可以判断出该行车时刻表的电力负载是安全的。

步骤5、循环步骤4，对线路上的每个区间负荷进行计算和判断。

步骤6、根据时刻表，循环步骤5，依次对每辆车发车时线路每个区间负荷进行计算和判断。

步骤7、根据计算和判断结果，评估时刻表的电力负荷安全情况，并根据需要调整发车间隔。如果发车间隔太小，集中在一个供电区间的列车就会比较多，对触网造成的压力比较大，因此通过对发车时刻表的电力安全进行评估以后，可以根据评估结果及时的调整发车计划，保障行车安全。

Claims

1.一种地铁行车时刻表的电力负荷安全评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种地铁行车时刻表的电力负荷安全评估方法，其特征在于，在所述步骤4中，根据牵引供电负载电流的分担模型，对列车达到最大启动电流分析，从而对单个区间的负荷进行计算。