一种基于二项分布的高速铁路谐波评估方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于二项分布的高速铁路谐波评估方法，包括如下步骤：1、对高速动车组的牵引负荷进行分析，建立谐波电流跟机车功率的关系，得到各次谐波电流有效值；2、计算单条供电臂同时出现最大机车数n'；3、利用二项定理确定供电臂内机车的概率分布函数，根据概率分布函数和最大机车数n'计算不同接触网供电方式下95％概率所对应的同时出现机车数m95；4、根据谐波电流叠加公式、各次谐波电流有效值和m95计算一条供电臂上的谐波电流值；5、根据牵引变压器的不同接线类型和步骤4中计算得到的每条供电臂上的谐波电流值，计算注入电网的谐波电流值。本发明降低高速铁路牵引系统谐波评估的复杂性，容易实现。
【专利说明】-种基于二项分布的高速铁路谐波评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电能质量领域，特别涉及高速铁路谐波评估方法。
【背景技术】
[0002] 针对高速铁路的谐波问题，国内外研究人员主要是从电力机车谐波源仿真、牵引 负载谐波的概率模型、牵引网谐波传播特性分析等方面分别进行研究。对电力机车谐波源 仿真主要是分析额定功率下的谐波崎变率，并且仅讨论车载变压器二次侧的谐波问题，没 有和牵引供电系统禪合起来，不能很好得到电力机车的谐波特性W及对电网的影响；建立 牵引负载谐波的概率模型主要是对大量牵引负载谐波实测数据进行曲线拟合得到；对牵引 网谐波传播特性的分析主要是基于实测数据，对牵引供电系统建立数学模型，所需工作量 较大，且不同学者不同方法计算存在差异。所W研究高速动车组运行过程中对牵引供电系 统谐波的影响有重要的理论和实际应用价值。
【发明内容】
[0003] 发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种基于 二项分布的高速铁路谐波评估方法，降低高速铁路牵引系统谐波评估的复杂性，容易实现。
[0004] 技术方案；为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种基于二项分布的 高速铁路谐波评估方法，所述方法包括如下步骤：
[0005] 步骤1 ;对高速动车组的牵引负荷进行分析，建立谐波电流跟机车功率的关系，得 到各次谐波电流有效值：
[0006] 步骤2;计算单条供电臂同时出现最大机车数n' ；
[0007] 步骤3 ;利用二项定理确定供电臂内机车的概率分布函数，根据概率分布函数和 所述步骤2中的最大机车数n'计算不同接触网供电方式下一定概率所对应的同时出现机 车数叫5 ;
[0008] 步骤4 ;根据谐波电流叠加公式、所述各次谐波电流有效值和所述一定概率所对 应的同时出现机车数1^5计算一条供电臂上的谐波电流值；
[0009] 步骤5 ;根据牵引变压器的不同接线类型和所述步骤4中计算得到的每条供电臂 上的谐波电流值，计算注入电网的谐波电流值。
[0010] 优选的，所述一定概率不小于95%。
[0011] 优选的，所述一定概率为95%。
[0012] 优选的，所述步骤1包括如下步骤：
[0013] (1)分析高速动车组的牵引负荷，得到随机车功率的增加，车载变压器二次侧谐波 电压幅值的变化保持在第一额定范围内；
[0014] (2)额定机车功率条件下，增加车载变压器的短路电抗，得到所述车载变压器二次 侧谐波电压幅值的变化保持在第二额定范围内，谐波电流幅值按比例变化，确定机车的牵 引负荷为谐波电压源；
[0015] (3)保持机车等值阻抗不变，额定机车功率条件下，改变牵引变压器短路电抗，车 载变压器二次侧谐波电流幅值的变化在第H额定范围内，确定机车的牵引负荷为谐波电流 源；
[0016] (4)分析得谐波电流源的各次谐波电流有效值与机车功率的关系特性，并根据机 车型号确定各次谐波电流有效值。
[0017] 优选的，所述步骤2中，利用式计算单条供电臂同时出现最大车辆 数；所述n'为一条供电臂同时出现最大列车数，a为单位时间最大到发车辆对数，L为供电 臂长度（km)，Vw为列车平均旅行速度为（km/h)。
[0018] 优选的，所述步骤3包括：
[001引（1)根据单线区段、双线双向区段、双线单向区段的供电臂内列车平均区间带电概 率分布函数计算单线区段、双线双向区段、双线单向区段的供电臂内列车平均区间带电概 率P;
[0020] 所述单线区段和所述双线双向区段的供电臂内列车平均区间带电概率分布函数 为
[0021]
【权利要求】
1. 一种基于二项分布的高速铁路谐波评估方法，其特征在于，所述方法包括如下步 骤： 步骤1:对高速动车组的牵引负荷进行分析，建立谐波电流跟机车功率的关系，得到各 次谐波电流有效值： 步骤2:计算单条供电臂同时出现最大机车数n' ； 步骤3:利用二项定理确定供电臂内机车的概率分布函数，根据概率分布函数和所述 步骤2中的最大机车数n'计算不同接触网供电方式下一定概率所对应的同时出现机车数 ^95 ? 步骤4 :根据谐波电流叠加公式、所述各次谐波电流有效值和所述一定概率所对应的 同时出现机车数Hl95计算一条供电臂上的谐波电流值； 步骤5 :根据牵引变压器的不同接线类型和所述步骤4中计算得到的每条供电臂上的 谐波电流值，计算注入电网的谐波电流值。
2. 根据权利要求1所述的基于二项分布的高速铁路谐波评估方法，其特征在于，所述 一定概率不小于95%。
3. 根据权利要求2所述的基于二项分布的高速铁路谐波评估方法，其特征在于，所述 一定概率为95%。
4. 根据权利要求3所述的基于二项分布的高速铁路谐波评估方法，其特征在于，所述 步骤1包括如下步骤： (1) 分析高速动车组的牵引负荷，得到随机车功率的增加，车载变压器二次侧谐波电压 幅值的变化保持在第一额定范围内； (2) 额定机车功率条件下，增加车载变压器的短路电抗，得到所述车载变压器二次侧谐 波电压幅值的变化保持在第二额定范围内，谐波电流幅值按比例变化，确定机车的牵引负 荷为谐波电压源； (3) 保持机车等值阻抗不变，额定机车功率条件下，改变牵引变压器短路电抗，车载变 压器二次侧谐波电流幅值的变化在第三额定范围内，确定机车的牵引负荷为谐波电流源； (4) 分析得谐波电流源的各次谐波电流有效值与机车功率的关系特性，并根据机车型 号确定各次谐波电流有效值。
5. 根据权利要求3所述的基于二项分布的高速铁路谐波评估方法，其特征在于，所述
臂同时出现最大列车数，a为单位时间最大到发车辆对数，L为供电臂长度（km)，Vav为列车 平均旅行速度为（km/h)。
6. 根据权利要求5所述的基于二项分布的高速铁路谐波评估方法，其特征在于，所述 步骤3包括： (1)根据单线区段、双线双向区段、双线单向区段的供电臂内列车平均区间带电概率分 布函数计算单线区段、双线双向区段、双线单向区段的供电臂内列车平均区间带电概率P ; 所述单线区段和所述双线双向区段的供电臂内列车平均区间带电概率分布函数为
所述T为全日时间，2~±为供电臂内上行用电运行时间（min)，2tuTS供电臂内下行 用电运行时间（min)，n为供电臂区间数，N为日平均列车对数；当为双线时，所述n为上、下 行总的追踪间隔数。 (2)根据单线区段、双线双向区段、双线单向区段的供电臂内列车平均区间带电概率p 计算有k(k < n'）次列车同时出现的概率为： 单线区段/双线双向区段
7.根据权利要求6所述的基于二项分布的高速铁路谐波评估方法，其特征在于，所述 步骤4为： 当供电臂中同时运行多台同种型号的机车时，一条供电臂上的谐波电流值
当供电臂中同时运行多台不同型号的机车时，一条供电臂上的谐波电流值
;Iln为供电臂中第一台电力机车n次谐波电流（A)，I 2n为供 电臂中第二台电力机车n次谐波电流（A)，0"为两台电力机车n次谐波电流间的相位差。
8.根据权利要求7所述的基于二项分布的高速铁路谐波评估方法，其特征在于， 所述步骤5中，当变压器接线类型为YNdll接线时，输入系统谐波电流为
当变压器接线类型为单相接线时，输入系统谐波电流为 Ih = Ih/k ; 所述1_和Ieh分别表示a供电臂和0供电臂牵引负荷的第h次谐波电流有效值； U、U和U分别输入系统的三相谐波电流的第h次有效值； k表示牵引变压器的变比；
【文档编号】H02J3/01GK104362634SQ201410645700
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】江卫中, 苏宁, 李佩珏, 张旭 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司苏州供电公司