一种城市轨道交通牵引接触网工况辨识方法
【专利摘要】本发明涉及一种城市轨道交通牵引接触网工况辨识方法，该方法首先检测牵引接触网的电压和电流信号，根据电压信号排除短路故障后，再由牵引接触网的电压和电流信号，判断牵引接触网当前所处的工况：若牵引接触网电压信号高于其最高门限值，即辨识为制动工况。若牵引接触网电压信号低于其最低门限值时，当在预设延时时间内，电流信号的电流变化率始终超过其最高门限值，或者在到达延时时间后电流信号的电流幅值超过其最高门限值，即辨识为牵引工况；当电流信号的电流变化率或电流幅值低于其最高门限值，即辨识为惰行工况。与现有技术相比，本发明具有工况辨识准确性高的优点。
【专利说明】一种城市轨道交通牵引接触网工况辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种城市轨道交通牵引接触网工况辨识方法，尤其是涉及一种面向地 面多能源接入牵引接触网的工况辨识方法。
【背景技术】
[0002] 城市轨道交通以其快速、安全、准时、载客容量大污染轻等特点而成为解决大中城 市交通拥堵的首选方案。城轨车辆属于大功率直流冲击性负载，具有时空快速变化的特点， 特别是随着运营密度和载客量的不断增大，作为耗能大户，其供电安全与节能问题日益突 出。
[0003] 地面辅助能源的接入有助于提升牵引供电系统的节能水平与电能质量，目前能够 接入城轨交通牵引接触网的地面辅助能源包括储能装置、光伏、燃料电池等新能源发电等。 为了使接入牵引接触网的地面节能装置能够有效地节能，需要准确地辨识出牵引接触网的 工况，只有在准确辨识出工况的前提下，地面辅助能源系统才能够根据牵引接触网工况正 确完成相应的动作，提高能量的利用效率。因此，牵引接触网工况辨识是接入牵引接触网 的地面能源系统能够正常工作的基础，是其控制系统的核心。当前，一般采用基于电压信号 的牵引接触网工况辨识方法，由于城轨交通牵引接触网电压会随着车辆的运行工况发生波 动，受到接触网阻抗的影响，牵引站出口电压信号与线路中电压信号有着一定的差距，且牵 引站出口的电压特性较硬，无法准确辨识出超过一定电气距离的等效工况，因此造成其辨 识准确性不够。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的的工况辨识准确性低的不足，而 提供一种城市轨道交通牵引接触网工况辨识方法。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] -种城市轨道交通牵引接触网工况辨识方法，该方法首先检测牵引接触网的电压 和电流信号，根据电压信号排除短路故障后，再由牵引接触网的电压和电流信号，判断牵引 接触网当前所处的工况：
[0007] 通过电压信号辨识制动工况：若牵引接触网电压信号高于其最高门限值，即辨识 为制动工况。
[0008] 通过综合电流、电压信号辨识牵引工况：若牵引接触网电压信号低于其最低门限 值时，当在预设延时时间内，电流信号的电流变化率始终超过其最高门限值，或者在到达延 时时间后电流信号的电流幅值超过其最高门限值，即辨识为牵引工况；
[0009] 通过综合电流、电压信号辨识惰行工况：当电流信号的电流变化率或电流幅值低 于其最高门限值，即辨识为惰行工况。
[0010] 2.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通牵引接触网工况辨识方法，其特征在 于，该方法具体包括以下步骤：
[0011] A1.检测牵引接触网的直流馈线电压和电流信号，判断牵引接触网是否短路故 障；
[0012] 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为短路故障；
[0013] 当判断为否，则转入步骤A2 ;
[0014] A2.判断牵引接触网的电压U是否超出其预设的最高门限值Umax，即U > Umax是否 成立；
[0015] 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为制动工况，之后转入步骤A1 ;
[0016] 当判断为否，则转入步骤A3 ;
[0017] A3.判断牵引接触网电压U是否小于其预设的最低门限值Umin，即U < Umin是否成 立；
[0018] 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为牵引工况，之后转入步骤A1 ;
[0019] 当判断为否，则转入步骤A4 ;
[0020] A4.判断电流信号的电流变化率di/dt是否大于等于其预设的最高门限值，即di/ dt > di/dt_max 是否成立；
[0021] 当判断为是，则延时启动，开始计时，之后转入步骤A5 ;
[0022] 当判断为否，则牵引接触网工况辨识为惰行工况，之后转入步骤A1 ;
[0023] A5.判断当延时时间T_d达到预设的延时门限值T_dl时，电流变化率di/dt是否 始终大于等于电流变化率的最高门限值di/dt_max，即当T_d彡T_dl时，di/dt彡di/dt_ max是否始终成立；
[0024] 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为牵引工况，之后转入步骤A1 ;
[0025] 当判断为否，则转入步骤A6 ;
[0026] A6.判断当延时时间T_d达到预设的延时门限值T_dl后，电流信号的电流幅值 Δ I是否大于等于其预设的最高门限值Δ I_max，即当T_d > T_dl时，Δ I > Δ I_max d是 否成立；
[0027] 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为牵引工况，之后转入步骤A1 ;
[0028] 当判断为否，则牵引接触网工况辨识为惰行工况，之后转入步骤A1 ;
[0029] 其中，电流幅值的最高门限值△ I_max大于电流变化率的最高门限值di/dt_max 与延时门限值T_dl的乘积，即Δ I_max > di/dt_max · T_dl。
[0030] 与现有技术相比，本发明在进行工况辨识时，综合电流和电压信号，可以较好的克 服牵引接触网阻抗的影响，提高辨识准确性，同时在辨识过程中，设置一定的延时检测，可 以排除由于信号波动而引起的干扰。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0033] 实施例
[0034] 本发明综合了城市轨道交通牵引接触网的直流馈线电流信号与电压信号，实现 对牵引接触网工况的准确辨识，该方法首先检测牵引接触网的电压和电流信号，根据电压 信号排除短路故障后，再由牵引接触网的电压和电流信号，判断牵引接触网当前所处的工 况：
[0035] 通过电压信号辨识制动工况：若牵引接触网电压信号高于其最高门限值，即辨识 为制动工况。
[0036] 通过综合电流、电压信号辨识牵引工况：若牵引接触网电压信号低于其最低门限 值时，当在预设延时时间内，电流信号的电流变化率始终超过其最高门限值，或者在到达延 时时间后电流信号的电流幅值超过其最高门限值，即辨识为牵引工况；
[0037] 通过综合电流、电压信号辨识惰行工况：当电流信号的电流变化率或电流幅值低 于其最高门限值，即辨识为惰行工况。
[0038] 其具体辨识步骤如图1所示，包括以下步骤：
[0039] A1.检测牵引接触网的直流馈线电压和电流信号，判断牵引接触网是否短路故 障；
[0040] 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为短路故障；
[0041] 当判断为否，则转入步骤A2 ;
[0042] A2.判断牵引接触网的电压U是否超出其预设的最高门限值Umax，即U > Umax是否 成立；
[0043] 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为制动工况，之后转入步骤A1 ;
[0044] 当判断为否，则转入步骤A3 ;
[0045] A3.判断牵引接触网电压U是否小于其预设的最低门限值Umin，即U < Umin是否成 立；
[0046] 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为牵引工况，之后转入步骤A1 ;
[0047] 当判断为否，则转入步骤A4 ;
[0048] A4.判断电流信号的电流变化率di/dt是否大于等于其预设的最高门限值，即di/ dt > di/dt_max 是否成立；
[0049] 当判断为是，则延时启动，开始计时，之后转入步骤A5 ;
[0050] 当判断为否，则牵引接触网工况辨识为惰行工况，之后转入步骤A1 ;
[0051] A5.判断当延时时间T_d达到预设的延时门限值T_dl时，电流变化率di/dt是否 始终大于等于电流变化率的最高门限值di/dt_max，即当T_d彡T_dl时，di/dt彡di/dt_ max是否始终成立；
[0052] 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为牵引工况，之后转入步骤A1 ;
[0053] 当判断为否，则转入步骤A6 ;
[0054] A6.判断当延时时间T_d达到预设的延时门限值T_dl后，电流信号的电流幅值 Δ I是否大于等于其预设的最高门限值Δ I_max，即当T_d > T_dl时，Δ I > Δ I_max d是 否成立；
[0055] 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为牵引工况，之后转入步骤A1 ;
[0056] 当判断为否，则牵引接触网工况辨识为惰行工况，之后转入步骤A1 ;
[0057] 其中，电流幅值的最高门限值△ I_max大于电流变化率的最高门限值di/dt_max 与延时门限值T_dl的乘积，即Δ I_max > di/dt_max · T_dl。
[0058] 本发明在进行工况辨识时，综合电流和电压信号，可以较好的克服牵引接触网阻 抗的影响，提高辨识准确性，同时在辨识过程中，设置一定的延时检测，可以排除由于信号 波动而引起的干扰。
【权利要求】
1. 一种城市轨道交通牵引接触网工况辨识方法，其特征在于，该方法首先检测牵引接 触网的电压和电流信号，根据电压信号排除短路故障后，再由牵引接触网的电压和电流信 号，判断牵引接触网当前所处的工况： 通过电压信号辨识制动工况：若牵引接触网电压信号高于其最高门限值，即辨识为制 动工况； 通过综合电流、电压信号辨识牵引工况：若牵引接触网电压信号低于其最低门限值时， 当在预设延时时间内，电流信号的电流变化率始终超过其最高门限值，或者在到达延时时 间后电流信号的电流幅值超过其最高门限值，即辨识为牵引工况； 通过综合电流、电压信号辨识惰行工况：当电流信号的电流变化率或电流幅值低于其 最高门限值，即辨识为惰行工况。
2. 根据权利要求1所述的一种城市轨道交通牵引接触网工况辨识方法，其特征在于， 该方法具体包括以下步骤： A1.检测牵引接触网的直流馈线电压和电流信号，判断牵引接触网是否短路故障； 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为短路故障； 当判断为否，则转入步骤A2; A2.判断牵引接触网的电压U是否超出其预设的最高门限值Umax，即U > Umax是否成立； 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为制动工况，之后转入步骤A1 ; 当判断为否，则转入步骤A3; A3.判断牵引接触网电压U是否小于其预设的最低门限值Umin，即U < Umin是否成立； 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为牵引工况，之后转入步骤A1 ; 当判断为否，则转入步骤A4; A4.判断电流信号的电流变化率di/dt是否大于等于其预设的最高门限值，即di/ dt > di/dt_max 是否成立； 当判断为是，则延时启动，开始计时，之后转入步骤A5 ; 当判断为否，则牵引接触网工况辨识为惰行工况，之后转入步骤A1 ; A5.判断当延时时间T d达到预设的延时门限值T_dl时，电流变化率di/dt是否始终 大于等于电流变化率的最高门限值di/dt_max，即当T_cK T_dl时，di/dt彡di/dt_max是 否始终成立； 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为牵引工况，之后转入步骤A1 ; 当判断为否，则转入步骤A6; A6.判断当延时时间T_d达到预设的延时门限值T_dl后，电流信号的电流幅值Λ I是 否大于等于其预设的最高门限值Δ I_max，即当T_d > T_dl时，Δ I彡Δ I_maxd是否成立； 当判断为是，则牵引接触网工况辨识为牵引工况，之后转入步骤A1 ; 当判断为否，则牵引接触网工况辨识为惰行工况，之后转入步骤A1 ; 其中，电流幅值的最高门限值Δ I_max大于电流变化率的最高门限值di/dt_max与延 时门限值 T_dl 的乘积，即 Δ I_max > di/dt_max · T_dl。
【文档编号】B60M1/28GK104097538SQ201310129480
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月15日 优先权日:2013年4月15日
【发明者】沈小军, 张翼, 顾帅 申请人:同济大学