高速鐵路新型“獨立”供電系統建模、仿真與最佳化研究

《高速鐵路新型“獨立”供電系統建模、仿真與最佳化研究》是依託西南交通大學，由陳民武擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高速鐵路新型“獨立”供電系統建模、仿真與最佳化研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳民武
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

牽引供電系統是高速鐵路的唯一動力來源，既有電能質量問題、過分相問題以及供電能力與供電需求匹配問題是制約安全、可靠和高質運行的供電瓶頸。新型獨立供電系統的研究與套用為提升供電系統服役性能，最佳化供電資源配置提供了理想途徑。本項目通過構建獨立供電系統三相-單相功率變換過程數學模型，解析其工作機理、控制策略以及運行方式轉換約束。引入自律分散控制理論，提出基於狀態估計和功率誤差補償的控制策略，建立分散式供電協同自律控制模型，闡明獨立供電的自律可控性和自律可協調性。構建開放域環境下功率潮流時空分布模型，揭示牽引和再生制動雙向功率在電力系統、三相-單相功率變換系統、牽引網系統以及動車組群之間的傳遞特性和分布規律。將數學規劃理論、多屬性決策理論和智慧型算法相結合，構建 獨立供電系統多目標規劃模型，實現供電資源最優配置。項目研究成果將為我國高速鐵路牽引供電領域的自主創新提供重要理論支撐。

結題摘要

牽引供電系統是高速鐵路的唯一動力來源，既有電能質量問題、過分相問題以及供電能力與供電需求匹配問題是制約安全、可靠和高質運行的供電“瓶頸”。新型“獨立”供電系統的研究與套用為提升供電系統服役性能，最佳化供電資源配置提供了理想途徑。本項目構建了“獨立”供電系統三相-單相功率變換過程數學模型，解析其工作機理、控制策略以及運行方式轉換約束。提出了一種基於模組化和背靠背結構功率變換器的供電方案,在電網側採用級聯H 橋鏈式拓撲,在牽引側採用並聯多重化拓撲,適應了AT供電方式的要求。引入自律分散控制理論，提出了基於狀態估計和功率誤差補償的控制策略，建立了分散式供電協同自律控制模型，闡明了“獨立”供電的自律可控性和自律可協調性。提出了一種基於光纖通信的協調控制方案，實現了底層測控單元對供電狀態的實時測量，並傳輸至上層控制及調度終端，實現廣域量測和運行狀態估計。構建了開放域環境下功率潮流時空分布模型，揭示了牽引和再生制動雙向功率在電力系統、三相-單相功率變換系統、牽引網系統以及動車組群之間的傳遞特性和分布規律。對比德國BB公司ELBAS/Webanet軟體，本模型計算誤差基本在5%以內，可以用於工程設計。將數學規劃理論、多屬性決策理論和智慧型算法相結合，構建了 “獨立”供電系統多目標規劃模型。提出了一種基於Pareto熵的混沌多目標粒子群最佳化算法，套用模糊隸屬度函式計算Pareto解集中各個目標函式對應的滿意度值，確定最終最佳化方案,實現供電資源最優配置。項目研究成果將為我國高速鐵路牽引供電領域的自主創新提供重要理論支撐。