一種城市軌道交通牽引接觸網工況辨識方法

2023-11-05 07:50:02

一種城市軌道交通牽引接觸網工況辨識方法
【專利摘要】本發明涉及一種城市軌道交通牽引接觸網工況辨識方法，該方法首先檢測牽引接觸網的電壓和電流信號，根據電壓信號排除短路故障後，再由牽引接觸網的電壓和電流信號，判斷牽引接觸網當前所處的工況：若牽引接觸網電壓信號高於其最高門限值，即辨識為制動工況。若牽引接觸網電壓信號低於其最低門限值時，當在預設延時時間內，電流信號的電流變化率始終超過其最高門限值，或者在到達延時時間後電流信號的電流幅值超過其最高門限值，即辨識為牽引工況；當電流信號的電流變化率或電流幅值低於其最高門限值，即辨識為惰行工況。與現有技術相比，本發明具有工況辨識準確性高的優點。
【專利說明】一種城市軌道交通牽引接觸網工況辨識方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種城市軌道交通牽引接觸網工況辨識方法，尤其是涉及一種面向地 面多能源接入牽引接觸網的工況辨識方法。

【背景技術】
[0002] 城市軌道交通以其快速、安全、準時、載客容量大汙染輕等特點而成為解決大中城 市交通擁堵的首選方案。城軌車輛屬於大功率直流衝擊性負載，具有時空快速變化的特點， 特別是隨著運營密度和載客量的不斷增大，作為耗能大戶，其供電安全與節能問題日益突 出。
[0003] 地面輔助能源的接入有助於提升牽引供電系統的節能水平與電能質量，目前能夠 接入城軌交通牽引接觸網的地面輔助能源包括儲能裝置、光伏、燃料電池等新能源發電等。 為了使接入牽引接觸網的地面節能裝置能夠有效地節能，需要準確地辨識出牽引接觸網的 工況，只有在準確辨識出工況的前提下，地面輔助能源系統才能夠根據牽引接觸網工況正 確完成相應的動作，提高能量的利用效率。因此，牽引接觸網工況辨識是接入牽引接觸網 的地面能源系統能夠正常工作的基礎，是其控制系統的核心。當前，一般採用基於電壓信號 的牽引接觸網工況辨識方法，由於城軌交通牽引接觸網電壓會隨著車輛的運行工況發生波 動，受到接觸網阻抗的影響，牽引站出口電壓信號與線路中電壓信號有著一定的差距，且牽 引站出口的電壓特性較硬，無法準確辨識出超過一定電氣距離的等效工況，因此造成其辨 識準確性不夠。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的的工況辨識準確性低的不足，而 提供一種城市軌道交通牽引接觸網工況辨識方法。
[0005] 本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
[0006] -種城市軌道交通牽引接觸網工況辨識方法，該方法首先檢測牽引接觸網的電壓 和電流信號，根據電壓信號排除短路故障後，再由牽引接觸網的電壓和電流信號，判斷牽引 接觸網當前所處的工況：
[0007] 通過電壓信號辨識制動工況：若牽引接觸網電壓信號高於其最高門限值，即辨識 為制動工況。
[0008] 通過綜合電流、電壓信號辨識牽引工況：若牽引接觸網電壓信號低於其最低門限 值時，當在預設延時時間內，電流信號的電流變化率始終超過其最高門限值，或者在到達延 時時間後電流信號的電流幅值超過其最高門限值，即辨識為牽引工況；
[0009] 通過綜合電流、電壓信號辨識惰行工況：當電流信號的電流變化率或電流幅值低 於其最高門限值，即辨識為惰行工況。
[0010] 2.根據權利要求1所述的一種城市軌道交通牽引接觸網工況辨識方法，其特徵在 於，該方法具體包括以下步驟：
[0011] A1.檢測牽引接觸網的直流饋線電壓和電流信號，判斷牽引接觸網是否短路故 障；
[0012] 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為短路故障；
[0013] 當判斷為否，則轉入步驟A2 ;
[0014] A2.判斷牽引接觸網的電壓U是否超出其預設的最高門限值Umax，即U > Umax是否 成立；
[0015] 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為制動工況，之後轉入步驟A1 ;
[0016] 當判斷為否，則轉入步驟A3 ;
[0017] A3.判斷牽引接觸網電壓U是否小於其預設的最低門限值Umin，即U < Umin是否成 立；
[0018] 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為牽引工況，之後轉入步驟A1 ;
[0019] 當判斷為否，則轉入步驟A4 ;
[0020] A4.判斷電流信號的電流變化率di/dt是否大於等於其預設的最高門限值，即di/ dt > di/dt_max 是否成立；
[0021] 當判斷為是，則延時啟動，開始計時，之後轉入步驟A5 ;
[0022] 當判斷為否，則牽引接觸網工況辨識為惰行工況，之後轉入步驟A1 ;
[0023] A5.判斷當延時時間T_d達到預設的延時門限值T_dl時，電流變化率di/dt是否 始終大於等於電流變化率的最高門限值di/dt_max，即當T_d彡T_dl時，di/dt彡di/dt_ max是否始終成立；
[0024] 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為牽引工況，之後轉入步驟A1 ;
[0025] 當判斷為否，則轉入步驟A6 ;
[0026] A6.判斷當延時時間T_d達到預設的延時門限值T_dl後，電流信號的電流幅值 Δ I是否大於等於其預設的最高門限值Δ I_max，即當T_d > T_dl時，Δ I > Δ I_max d是 否成立；
[0027] 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為牽引工況，之後轉入步驟A1 ;
[0028] 當判斷為否，則牽引接觸網工況辨識為惰行工況，之後轉入步驟A1 ;
[0029] 其中，電流幅值的最高門限值△ I_max大於電流變化率的最高門限值di/dt_max 與延時門限值T_dl的乘積，即Δ I_max > di/dt_max · T_dl。
[0030] 與現有技術相比，本發明在進行工況辨識時，綜合電流和電壓信號，可以較好的克 服牽引接觸網阻抗的影響，提高辨識準確性，同時在辨識過程中，設置一定的延時檢測，可 以排除由於信號波動而引起的幹擾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1為本發明的流程圖。

【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0033] 實施例
[0034] 本發明綜合了城市軌道交通牽引接觸網的直流饋線電流信號與電壓信號，實現 對牽引接觸網工況的準確辨識，該方法首先檢測牽引接觸網的電壓和電流信號，根據電壓 信號排除短路故障後，再由牽引接觸網的電壓和電流信號，判斷牽引接觸網當前所處的工 況：
[0035] 通過電壓信號辨識制動工況：若牽引接觸網電壓信號高於其最高門限值，即辨識 為制動工況。
[0036] 通過綜合電流、電壓信號辨識牽引工況：若牽引接觸網電壓信號低於其最低門限 值時，當在預設延時時間內，電流信號的電流變化率始終超過其最高門限值，或者在到達延 時時間後電流信號的電流幅值超過其最高門限值，即辨識為牽引工況；
[0037] 通過綜合電流、電壓信號辨識惰行工況：當電流信號的電流變化率或電流幅值低 於其最高門限值，即辨識為惰行工況。
[0038] 其具體辨識步驟如圖1所示，包括以下步驟：
[0039] A1.檢測牽引接觸網的直流饋線電壓和電流信號，判斷牽引接觸網是否短路故 障；
[0040] 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為短路故障；
[0041] 當判斷為否，則轉入步驟A2 ;
[0042] A2.判斷牽引接觸網的電壓U是否超出其預設的最高門限值Umax，即U > Umax是否 成立；
[0043] 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為制動工況，之後轉入步驟A1 ;
[0044] 當判斷為否，則轉入步驟A3 ;
[0045] A3.判斷牽引接觸網電壓U是否小於其預設的最低門限值Umin，即U < Umin是否成 立；
[0046] 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為牽引工況，之後轉入步驟A1 ;
[0047] 當判斷為否，則轉入步驟A4 ;
[0048] A4.判斷電流信號的電流變化率di/dt是否大於等於其預設的最高門限值，即di/ dt > di/dt_max 是否成立；
[0049] 當判斷為是，則延時啟動，開始計時，之後轉入步驟A5 ;
[0050] 當判斷為否，則牽引接觸網工況辨識為惰行工況，之後轉入步驟A1 ;
[0051] A5.判斷當延時時間T_d達到預設的延時門限值T_dl時，電流變化率di/dt是否 始終大於等於電流變化率的最高門限值di/dt_max，即當T_d彡T_dl時，di/dt彡di/dt_ max是否始終成立；
[0052] 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為牽引工況，之後轉入步驟A1 ;
[0053] 當判斷為否，則轉入步驟A6 ;
[0054] A6.判斷當延時時間T_d達到預設的延時門限值T_dl後，電流信號的電流幅值 Δ I是否大於等於其預設的最高門限值Δ I_max，即當T_d > T_dl時，Δ I > Δ I_max d是 否成立；
[0055] 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為牽引工況，之後轉入步驟A1 ;
[0056] 當判斷為否，則牽引接觸網工況辨識為惰行工況，之後轉入步驟A1 ;
[0057] 其中，電流幅值的最高門限值△ I_max大於電流變化率的最高門限值di/dt_max 與延時門限值T_dl的乘積，即Δ I_max > di/dt_max · T_dl。
[0058] 本發明在進行工況辨識時，綜合電流和電壓信號，可以較好的克服牽引接觸網阻 抗的影響，提高辨識準確性，同時在辨識過程中，設置一定的延時檢測，可以排除由於信號 波動而引起的幹擾。
【權利要求】
1. 一種城市軌道交通牽引接觸網工況辨識方法，其特徵在於，該方法首先檢測牽引接 觸網的電壓和電流信號，根據電壓信號排除短路故障後，再由牽引接觸網的電壓和電流信 號，判斷牽引接觸網當前所處的工況： 通過電壓信號辨識制動工況：若牽引接觸網電壓信號高於其最高門限值，即辨識為制 動工況； 通過綜合電流、電壓信號辨識牽引工況：若牽引接觸網電壓信號低於其最低門限值時， 當在預設延時時間內，電流信號的電流變化率始終超過其最高門限值，或者在到達延時時 間後電流信號的電流幅值超過其最高門限值，即辨識為牽引工況； 通過綜合電流、電壓信號辨識惰行工況：當電流信號的電流變化率或電流幅值低於其 最高門限值，即辨識為惰行工況。
2. 根據權利要求1所述的一種城市軌道交通牽引接觸網工況辨識方法，其特徵在於， 該方法具體包括以下步驟： A1.檢測牽引接觸網的直流饋線電壓和電流信號，判斷牽引接觸網是否短路故障； 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為短路故障； 當判斷為否，則轉入步驟A2; A2.判斷牽引接觸網的電壓U是否超出其預設的最高門限值Umax，即U > Umax是否成立； 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為制動工況，之後轉入步驟A1 ; 當判斷為否，則轉入步驟A3; A3.判斷牽引接觸網電壓U是否小於其預設的最低門限值Umin，即U di/dt_max 是否成立； 當判斷為是，則延時啟動，開始計時，之後轉入步驟A5 ; 當判斷為否，則牽引接觸網工況辨識為惰行工況，之後轉入步驟A1 ; A5.判斷當延時時間T d達到預設的延時門限值T_dl時，電流變化率di/dt是否始終 大於等於電流變化率的最高門限值di/dt_max，即當T_cK T_dl時，di/dt彡di/dt_max是 否始終成立； 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為牽引工況，之後轉入步驟A1 ; 當判斷為否，則轉入步驟A6; A6.判斷當延時時間T_d達到預設的延時門限值T_dl後，電流信號的電流幅值Λ I是 否大於等於其預設的最高門限值Δ I_max，即當T_d > T_dl時，Δ I彡Δ I_maxd是否成立； 當判斷為是，則牽引接觸網工況辨識為牽引工況，之後轉入步驟A1 ; 當判斷為否，則牽引接觸網工況辨識為惰行工況，之後轉入步驟A1 ; 其中，電流幅值的最高門限值Δ I_max大於電流變化率的最高門限值di/dt_max與延 時門限值 T_dl 的乘積，即 Δ I_max > di/dt_max · T_dl。
【文檔編號】B60M1/28GK104097538SQ201310129480
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月15日 優先權日:2013年4月15日
【發明者】沈小軍, 張翼, 顧帥 申請人:同濟大學