(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211392109.5 (22)申请日 2022.11.08 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园 (72)发明人 魏应冬　李笑倩　张建　陆超　 李占赫　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 张润 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) H02J 3/36(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 城市轨道交通混合式直流牵引供电系统最 优潮流建模方法 (57)摘要 本发明公开了城市轨道交通混合式直流牵 引供电系统最优潮流建模方法， 该方法包括： 建 立混合式直流牵引 供电系统的最优潮流模型并 确定决策变量； 计算混合式直流牵引供电系统中 与决策变量有关的中间变量； 确定混合式直流牵 引供电系统最优潮流模型的优化目标； 基于节点 注入模型建立混合式直流牵引 供电系统最优潮 流模型的约束， 并基于内点法求解混合式直流牵 引供电系统最优潮流模型。 本发 明建立混合系统 最优潮流分析模 型， 在含有传统直流以及柔性直 流的混合系统中， 对传统直流牵引所以及柔直牵 引所进行分别建模， 充分考虑两类牵引所的运行 特性差异， 基于混合式直流牵引供电系统最优潮 流模型对系统特性进行综合优化， 实现混合系统 的协调供电。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115438522 A 2022.12.06 CN 115438522 A 1.一种城市轨道交通混合式直流牵引供电系统最优潮流建模方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： 基于系统网络参数和牵引供电系统负荷信 息， 建立混合式直流牵引供电系统的最优潮 流模型并确定决策变量； 根据所述系统网络参数与所述决策变量计算混合式直流牵引供电系统中与决策变量 有关的中间变量； 根据所述中间变量和实际的控制需求， 确定混合式直流牵引供电系统最优潮流模型的 优化目标； 基于优化目标和节点注入模型建立混合式直流牵引供电系统最优潮流模型的约束， 并 基于内点法求 解混合式直 流牵引供电系统最优潮流模型。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述中间变量， 包括： 传统牵引所电压 ‑电 流外特性关系， 机车节点和牵引所节点的注入功率、 钢轨电位以及接触网电流瞬时值以及 有效值。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述混合式直流牵引供电系统最优潮流模 型,包括决策变量、 系统状态变量、 优化目标以及约束， 其中， 所述系统状态变量反映系统每 一时刻的状态， 包括机车的位置和功率， 传统牵引所的电压 ‑电流特性； 所述决策变量为机 车节点电压或牵引所节点电压， 或者， 所述决策变量 为牵引所节点电压 。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据中间变量和实 际的控制需求， 确 定混合式直流牵引供电系统最优潮流模 型的优化目标， 包括:最小化接触网能量损耗、 最小 化柔直牵引所耗能； 最小化柔直牵引所最大瞬时功 率、 最小化钢轨电位绝对值最大值、 最小 化柔直牵引所电压波动、 最小化柔直牵引所最大瞬时电流、 对于传统牵引所， 由于二极管整 流电路部分能量本身不可控， 因此对于能馈装置， 对其逆变启动电压以及反送 能量进行优 化， 所提出的优化目标包括， 最优 逆变启动电压以及最小化能馈装置反送 功率。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 建立所述混合式直流牵引供电系统最优潮 流模型的等式约束和不等式约束， 其中， 等式约束包括： 机车节点和牵引所节 点的注入功 率 约束、 钢轨电位约束以及接触网电流额定值约束， 机车功 率平衡约束、 传统牵引所注入电流 约束； 不等式约束包括： 机车电压上下限约束、 柔直牵引所电压上下限约束、 传统牵引所上下 限约束、 牵引所额定容 量上下限约束、 接触网额定电流上 下限约束、 钢轨电位上 下限约束。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 牵引所额定容量为瞬时峰值容量在一定时 间内的积分并取平均值， 接触网电流为柔直牵引供电系统接触网线路上额定电流， 由接触 网瞬时电流在一段时间内积分并取平均值得到 。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述系统网络参数， 包括接触网单位长度 阻抗、 钢轨单位长度阻抗、 钢轨对地电阻、 牵引所 数目、 牵引所位置信息和机车 数目。 8.一种城市轨道交通混合式直 流牵引供电系统最优潮流建模 装置， 其特 征在于， 包括： 模型建立模块， 用于基于系统网络参数和牵引供电系统负荷信息， 建立混合式直流牵 引供电系统的最优潮流模型并确定决策变量； 变量求解模块， 用于根据所述系统网络参数与 所述决策变量计算混合式直流牵引供电 系统中与决策变量有关的中间变量；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115438522 A 2模型求解模块， 用于目标确定模块， 用于根据 所述中间变量和实际的控制需求， 确定混 合式直流牵引供电系统最优潮流模型的优化目标； 模型求解模块， 用于基于优化目标和节点注入模型建立混合式直流牵引供电系统最优 潮流模型的约束， 并基于内点法求 解混合式直 流牵引供电系统最优潮流模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115438522 A 3