一种轨道交通牵引供电系统的多模态数字孪生仿真方法和装置与流程

文档序号:25298903发布日期:2021-06-04 12:29阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种城轨供电系统的多模态数字孪生建模方法,其特征在于,包括:步骤1,获取预先建立的城轨供电系统的稳态模型;步骤2,根据所述稳态模型,形成稳态仿真直流系统拓扑图;根据所述稳态仿真直流系统拓扑图,计算直流侧导纳矩阵;根据所述直流侧导纳矩阵以及牵引计算得到的各列车功率进行直流潮流计算,得到各牵引所的电压和功率,并将所述各牵引所的功率传给所述稳态模型的交流侧;步骤3,采用牛顿

拉夫逊法以及从直流侧传入的所述牵引所的功率,对供电系统交流侧进行交流潮流计算,得到交直流公共节点上的电压和功率,并将所述公共节点上的电压传给所述稳态模型的直流侧;步骤4,在所述交流侧和所述直流侧交互迭代计算,当达到预定仿真时长后,得到稳态计算步长为预定时长下的稳态交流电压电流和稳态直流电压电流步骤5,获取预先建立的所述牵引供电系统的暂态模型;步骤6,将稳态计算得到的所述稳态交流电压、电流和所述稳态直流电压、电流,作为计算初值传入所述暂态模型进行暂态计算,暂态计算总时长为稳态计算步长得到每一暂态步长下的暂态交流电压电流直流电压电流步骤7,比较暂态步长结束时刻时稳态直流电压、电流、稳态直流电压电流与暂态交流电压、电流、暂态直流电压、电流之间是否相等;如果均相等,则输出所述暂态模型;否则,改变所述暂态模型的器件参数或者控制策略,生成更新后的暂态模型,并返回所述步骤6。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤2中根据所述稳态仿真直流系统拓扑图,计算直流侧导纳矩阵包括:直流供电系统导纳矩阵:含n个节点的直流潮流修正方程表示为:式中:δp
dc
=[δp1,δp2,

δp
n
]
t
为直流功率偏差向量;u
dc
=[u
dc1
,u
dc2

u
dcn
]
t
为直流节点电压向量;δu
dc
=[δu
dc1
,δu
dc2

δu
dcn
]
t
为直流电压偏差向量;j
dc
为直流雅可比矩阵向量。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述直流侧导纳矩阵以及牵引计算得到的各列车功率进行直流潮流计算,得到各牵引所的电压和功率的步骤包括:求解直流潮流计算方程为:
所述直流潮流计算方法如下:步骤21,根据直流系统拓扑得到直流系统节点导纳矩阵y,设置直流系统节点电压初值列向量u
d(0)
;步骤22,求出节点功率的不平衡量δp
d(m)
=p
d(m)

p
d(n)
,δp
d(m)
为进行直流潮流计算第m次迭代的注入有功功率的计算值;步骤23,计算节点电压修正量向量δu
d(m)
;步骤24,对节点电压修正量δu
d(m)
进行判断,若δu
d(m)
大于限值ε1,则根据节点电压修正量对第m+1次节点电压进行重新赋值,u
d(m+1)
=u
d(m)

δu
d(m)
,并回到步骤2;否则,继续下一步骤;步骤25,对节点功率修正量δp
d(m)
进行判断,若δp
d(m)
大于限值ε2,则修改节点电压u
d(m+1)
,并回到步骤2;否则,继续下一步骤;步骤26,计算得到直流系统节点电压u
d
和功率p
d
。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤3包括:步骤31,输入线路原始参数;步骤32,进行交流系统中各元件的数学建模,并得到交流系统节点导纳矩阵y;步骤33,设置交流侧各节点电压初始值u
i(0)
=1,δ
i(0)
=0;步骤34,求解交流潮流修正方程式中的不平衡量δpi
(m)
、δqi
(m)
;步骤35,求解修正方程式中雅可比矩阵中的各元素h
ij(m)
、j
ij(m)
、n
ij(m)
、l
ij(m)
;步骤36,求解修正方程式,求出各节点电压幅值和相角的修正量δu
i(m)
、δδ
i(m)
;步骤37,对节点电压幅值和相角的修正量δu
i(m)
、δδ
i(m)
进行判断;若电压幅值修正量δu
i(m)
大于ε1,相角修正量δδ
i(m)
大于ε2,则根据节点电压和相角修正量对第m+1次节点电压以及相角进行重新赋值;u
i(m+1)
=u
i(m)
+δu
i(m)
、δ
i(m+1)
=δ
i(m)
+δδ
i(m)
并回到步骤34;否则,继续下一步骤;步骤38,运用求出的各节点电压幅值和相角,继续求解交流系统的功率分布,并得到交流侧节点电压及功率的数值。5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述修正方程式为:
方程中有功功率不平衡量δp
i
、无功功率不平衡量以及δq
i
以及各元素表达式如下:以及各元素表达式如下:以及各元素表达式如下:以及各元素表达式如下:以及各元素表达式如下:其中:δp
i
—第i个节点有功功率不平衡量;δq
i
—第i个节点无功功率不平衡量;p
i

第i个节点有功功率;q
i
—第i个节点无功功率;u
i
—第i个节点电压;u
j
—第j个节点电压;g
ij
—ij节点之间的电导;b
ij
—ij节点之间的电纳;δ
ij
—电压u
i
与电压u
j
之间的相角差。6.一种城轨供电系统的多模态数字孪生建模装置,其特征在于,包括:第一获取单元,获取预先建立的城轨供电系统的稳态模型;第一计算单元,根据所述稳态模型,形成稳态仿真直流系统拓扑图;根据所述稳态仿真直流系统拓扑图,计算直流侧导纳矩阵;根据所述直流侧导纳矩阵以及牵引计算得到的各列车功率进行直流潮流计算,得到各牵引所的电压和功率,并将所述各牵引所的功率传给所述稳态模型的交流侧;第二计算单元,采用牛顿

拉夫逊法以及从直流侧传入的所述牵引所的功率,对供电系统交流侧进行交流潮流计算,得到交直流公共节点上的电压和功率,并将所述公共节点上的电压传给所述稳态模型的直流侧;迭代单元,在所述交流侧和所述直流侧交互迭代计算,当达到预定仿真时长后,得到稳态计算步长为预定时长下的稳态交流电压电流和稳态直流电压电流第二获取单元,获取预先建立的所述牵引供电系统的暂态模型;第三计算单元,将稳态计算得到的所述稳态交流电压、电流和所述稳态直流电压、电流,作为计算初值传入所述暂态模型进行暂态计算,暂态计算总时长为稳态计算步长得到每一暂态步长下的暂态交流电压电流直流电压电流比较单元,比较暂态步长结束时刻时稳态直流电压、电流、稳态直流电压电流与暂态交流电压、电流、暂态直流电压、电流之间是否相等;如果均相等,则输出所述暂态模型;否则,改变所述暂态模型的器件参数或者控制策略,生成更新后的暂态模型。
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1