本發(fā)明涉及鐵路接觸網(wǎng)領(lǐng)域，特別涉及一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)交流在線融冰控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前，電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)中，電力機車/動車組從接觸網(wǎng)上取電為自身供能，由于接觸網(wǎng)完全裸露在外界環(huán)境中，在某些低溫、高濕、高海拔地區(qū)極易發(fā)生覆冰。接觸網(wǎng)覆冰將影響機車正常取流，甚至引起供電網(wǎng)絡(luò)損壞導致供電中斷，嚴重威脅著電氣化鐵路的正常運行。

2、目前用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)的除冰手段主要有以下幾種：

3、1、機械清除法，主要通過人力或機械來除冰,而大部分受災區(qū)地處山區(qū)，給機械除冰帶來極大的難度。

4、2、接觸網(wǎng)熱滑法，機車受電弓與接觸線產(chǎn)生磨擦，使之與接觸線產(chǎn)生惰性除冰。然而，該方法不僅對接觸網(wǎng)造成損害，還有可能出現(xiàn)除冰不徹底的情況。

5、3、直流融冰法，直流融冰裝置控制系統(tǒng)復雜，制造及運維成本高，并且，融冰時需要停運線路，影響鐵路的正常運行。

6、因此，需要提供一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)交流在線融冰控制方法及系統(tǒng)，用于實現(xiàn)鐵路接觸網(wǎng)的自動融冰。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)交流在線融冰控制系統(tǒng)，包括：實時監(jiān)測模塊，包括位置確定單元及覆冰監(jiān)測單元，其中，所述位置確定單元用于確定鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置，并確定所述多個覆冰監(jiān)測位置之間的覆冰關(guān)聯(lián)信息，所述覆冰監(jiān)測單元包括在每個所述覆冰監(jiān)測位置上設(shè)置的覆冰監(jiān)測裝置，所述覆冰監(jiān)測裝置用于采集所述覆冰監(jiān)測位置的多種環(huán)境信息；覆冰分析模塊，用于根據(jù)多個覆冰監(jiān)測裝置采集的覆冰監(jiān)測位置的多種環(huán)境信息以及所述多個覆冰監(jiān)測位置之間的覆冰關(guān)聯(lián)信息，確定所述鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置的實時覆冰信息；在線融冰模塊，包括交流融冰單元、加熱融冰單元及振動融冰單元，其中，所述交流融冰單元包括多個交流融冰裝置，所述交流融冰裝置用于增大所述鐵路接觸網(wǎng)的覆冰線路的電流，所述加熱融冰單元包括多個加熱融冰裝置，所述加熱融冰裝置用于對所述鐵路接觸網(wǎng)的覆冰線路進行加熱，所述振動融冰單元包括多個振動融冰裝置，所述振動融冰裝置用于觸發(fā)所述鐵路接觸網(wǎng)的覆冰線路進行振動；融冰控制模塊，用于根據(jù)所述鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置的實時覆冰信息及所述鐵路接觸網(wǎng)的負荷信息，確定最優(yōu)在線融冰控制策略，并根據(jù)所述最優(yōu)在線融冰控制策略控制所述在線融冰模塊進行融冰。

2、進一步地，所述位置確定單元確定鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置，包括：在所述鐵路接觸網(wǎng)上確定多個第一測試用覆冰監(jiān)測位置；采集每個所述第一測試用覆冰監(jiān)測位置的第一測試環(huán)境信息；對于任意兩個相鄰的第一測試用覆冰監(jiān)測位置，根據(jù)所述兩個相鄰的第一測試用覆冰監(jiān)測位置的第一測試環(huán)境信息，確定所述兩個相鄰的第一測試用覆冰監(jiān)測位置的第一環(huán)境相似度；根據(jù)任意兩個相鄰的第一測試用覆冰監(jiān)測位置的第一環(huán)境相似度，對所述多個第一測試用覆冰監(jiān)測位置進行篩選，確定多個第二測試用覆冰監(jiān)測位置；根據(jù)任意兩個相鄰的第一測試用覆冰監(jiān)測位置的第一環(huán)境相似度，確定兩個相鄰的第二測試用覆冰監(jiān)測位置之間的監(jiān)測位置密度；對于任意兩個相鄰的第二測試用覆冰監(jiān)測位置，根據(jù)兩個相鄰的第二測試用覆冰監(jiān)測位置之間的監(jiān)測位置密度，在兩個相鄰的第二測試用覆冰監(jiān)測位置之間確定多個第三測試用覆冰監(jiān)測位置；采集每個所述第二測試用覆冰監(jiān)測位置的第二測試環(huán)境信息和每個所述第三測試用覆冰監(jiān)測位置的第三測試環(huán)境信息；對于任意相鄰的第二測試用覆冰監(jiān)測位置和第三測試用覆冰監(jiān)測位置，根據(jù)所述第二測試用覆冰監(jiān)測位置的第二測試環(huán)境信息和所述第三測試用覆冰監(jiān)測位置的第三測試環(huán)境信息，確定相鄰的第二測試用覆冰監(jiān)測位置和第三測試用覆冰監(jiān)測位置的第二環(huán)境相似度；對于任意兩個相鄰的第三測試用覆冰監(jiān)測位置，根據(jù)所述兩個相鄰的第三測試用覆冰監(jiān)測位置的第三測試環(huán)境信息，確定所述兩個相鄰的第三測試用覆冰監(jiān)測位置的第三環(huán)境相似度；根據(jù)相鄰的第二測試用覆冰監(jiān)測位置和第三測試用覆冰監(jiān)測位置的第二環(huán)境相似度和任意兩個相鄰的第三測試用覆冰監(jiān)測位置的第三環(huán)境相似度，對多個第二測試用覆冰監(jiān)測位置和多個第三測試用覆冰監(jiān)測位置進行篩選，確定所述鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置。

3、進一步地，所述位置確定單元確定所述多個覆冰監(jiān)測位置之間的覆冰關(guān)聯(lián)信息，包括：采集每個所述覆冰監(jiān)測位置的第四測試環(huán)境信息；對于任意兩個所述覆冰監(jiān)測位置，根據(jù)兩個所述覆冰監(jiān)測位置的第四測試環(huán)境信息，計算兩個所述覆冰監(jiān)測位置的覆冰關(guān)聯(lián)參數(shù)；根據(jù)任意兩個所述覆冰監(jiān)測位置的覆冰關(guān)聯(lián)參數(shù)，確定每個所述覆冰監(jiān)測位置的關(guān)聯(lián)覆冰監(jiān)測位置，其中，所述多個覆冰監(jiān)測位置之間的覆冰關(guān)聯(lián)信息包括每個所述覆冰監(jiān)測位置的關(guān)聯(lián)覆冰監(jiān)測位置。

4、進一步地，所述覆冰監(jiān)測裝置包括溫度監(jiān)測設(shè)備、濕度監(jiān)測設(shè)備、風速監(jiān)測設(shè)備及污染物監(jiān)測設(shè)備，其中，所述溫度監(jiān)測設(shè)備用于采集環(huán)境溫度，所述濕度監(jiān)測設(shè)備用于采集環(huán)境濕度，所述風速監(jiān)測設(shè)備用于采集環(huán)境風速，所述污染物監(jiān)測設(shè)備用于采集環(huán)境中的目標污染物濃度。

5、進一步地，所述覆冰分析模塊根據(jù)多個覆冰監(jiān)測裝置采集的覆冰監(jiān)測位置的多種環(huán)境信息以及所述多個覆冰監(jiān)測位置之間的覆冰關(guān)聯(lián)信息，確定所述鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置的實時覆冰信息，包括：對于每種所述環(huán)境信息，確定所述環(huán)境信息對應的最優(yōu)分解參數(shù)，其中，所述最優(yōu)分解參數(shù)至少包括目標中心頻率范圍、懲罰系數(shù)及收斂容差；對于每個所述覆冰監(jiān)測位置，根據(jù)每種所述環(huán)境信息對應的最優(yōu)分解參數(shù)，對所述覆冰監(jiān)測位置的多種環(huán)境信息進行分解，獲取分解后的數(shù)據(jù)集，根據(jù)所述分解后的數(shù)據(jù)集，確定所述覆冰監(jiān)測位置的初始單點覆冰信息；根據(jù)所述多個覆冰監(jiān)測位置之間的覆冰關(guān)聯(lián)信息和每個所述覆冰監(jiān)測位置的初始單點覆冰信息，確定所述鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置的實時覆冰信息。

6、進一步地，所述覆冰分析模塊確定所述環(huán)境信息對應的最優(yōu)分解參數(shù)，包括：獲取多種樣本信息的多段模擬數(shù)據(jù)；對于每種所述樣本信息，基于所述樣本信息的多段模擬數(shù)據(jù)，確定所述樣本信息的信息特征；對于每種所述樣本信息，基于所述樣本信息的多段模擬數(shù)據(jù)，確定所述樣本信息對應的最優(yōu)分解參數(shù)；獲取所述環(huán)境信息的多段模擬數(shù)據(jù)，其中，所述多段模擬數(shù)據(jù)對應多種模擬覆冰場景；基于所述環(huán)境信息的多段模擬數(shù)據(jù)，確定所述環(huán)境信息的信息特征；基于所述環(huán)境信息的信息特征和每種所述樣本信息的信息特征，確定相似樣本信息；基于所述相似樣本信息的最優(yōu)分解參數(shù)，確定所述環(huán)境信息對應的多種測試用分解參數(shù)組合，其中，所述測試用分解參數(shù)組合包括測試用懲罰系數(shù)及測試用收斂容差；根據(jù)所述環(huán)境信息對應的多種測試用分解參數(shù)組合對所述環(huán)境信息的多段模擬數(shù)據(jù)進行分解，獲取第一測試用分解結(jié)果，通過參數(shù)評估函數(shù)和所述第一測試用分解結(jié)果，確定所述環(huán)境信息對應的最優(yōu)懲罰系數(shù)及最優(yōu)收斂容差；基于所述環(huán)境信息對應的最優(yōu)懲罰系數(shù)及最優(yōu)收斂容差對所述環(huán)境信息的多段模擬數(shù)據(jù)進行分解，獲取第二測試用分解結(jié)果，基于所述第二測試用分解結(jié)果確定所述環(huán)境信息對應的目標中心頻率范圍。

7、進一步地，所述覆冰分析模塊根據(jù)所述多個覆冰監(jiān)測位置之間的覆冰關(guān)聯(lián)信息和每個所述覆冰監(jiān)測位置的初始單點覆冰信息，確定所述鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置的實時覆冰信息，包括：s11、對于每個所述覆冰監(jiān)測位置，基于所述覆冰監(jiān)測位置的初始單點覆冰信息和所述覆冰監(jiān)測位置的關(guān)聯(lián)覆冰監(jiān)測位置的初始單點覆冰信息，對所述覆冰監(jiān)測位置的初始單點覆冰信息進行更新；s12、根據(jù)每個所述覆冰監(jiān)測位置的更新前的初始單點覆冰信息和更新后的初始單點覆冰信息，確定覆冰信息全局調(diào)整度；s13、判斷所述覆冰信息全局調(diào)整度是否大于覆冰信息全局調(diào)整度閾值，若是，執(zhí)行s11，若否，執(zhí)行s14；s14、對于每個所述覆冰監(jiān)測位置，將所述覆冰監(jiān)測位置的更新后的初始單點覆冰信息作為所述覆冰監(jiān)測位置的實時覆冰信息。

8、進一步地，所述交流融冰裝置包括正向電流發(fā)生器和負向電流發(fā)生器，所述正向電流發(fā)生器安裝在所述鐵路接觸網(wǎng)的牽引變電所內(nèi)，所述負向電流發(fā)生器安裝在所述鐵路接觸網(wǎng)的分區(qū)所內(nèi)，所述正向電流發(fā)生器和負向電流發(fā)生器的兩端分別并聯(lián)在上行線和下行線上，當所述鐵路接觸網(wǎng)的覆冰線路需要融冰時，所述負向電流發(fā)生器向所述鐵路接觸網(wǎng)的覆冰線路注入感性無功電流，增大所述鐵路接觸網(wǎng)的覆冰線路的電流，同時所述正向電流發(fā)生器向所述鐵路接觸網(wǎng)注入容性無功電流，確保接所述鐵路接觸網(wǎng)的覆冰線路的電壓穩(wěn)定在預設(shè)電壓范圍內(nèi)，并將所述鐵路接觸網(wǎng)的覆冰線路的電流限制在預設(shè)電流范圍內(nèi)，進行接觸網(wǎng)的融冰作業(yè)；當所述鐵路接觸網(wǎng)不需要融冰時，所述交流融冰裝置作為無功補償裝置對所述鐵路接觸網(wǎng)進行無功補償。

9、進一步地，所述融冰控制模塊根據(jù)所述鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置的實時覆冰信息及所述鐵路接觸網(wǎng)的負荷信息，確定最優(yōu)在線融冰控制策略，包括：根據(jù)所述鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置的實時覆冰信息及所述鐵路接觸網(wǎng)的負荷信息，確定在線融冰模式；根據(jù)所述鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置的實時覆冰信息和所述在線融冰模式，確定目標融冰設(shè)備，其中，所述目標融冰設(shè)備為所述多個交流融冰裝置、多個加熱融冰裝置及多個振動融冰裝置中的至少一個；根據(jù)所述鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置的實時覆冰信息，確定所述目標融冰設(shè)備的工作參數(shù)。

10、本發(fā)明提供一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)交流在線融冰控制方法，應用于上述的一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)交流在線融冰控制系統(tǒng)，包括：確定鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置，并確定所述多個覆冰監(jiān)測位置之間的覆冰關(guān)聯(lián)信息；在每個所述覆冰監(jiān)測位置上設(shè)置覆冰監(jiān)測裝置，其中，所述覆冰監(jiān)測裝置用于采集所述覆冰監(jiān)測位置的多種環(huán)境信息；根據(jù)多個覆冰監(jiān)測裝置采集的覆冰監(jiān)測位置的多種環(huán)境信息以及所述多個覆冰監(jiān)測位置之間的覆冰關(guān)聯(lián)信息，確定所述鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置的實時覆冰信息；根據(jù)所述鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置的實時覆冰信息及所述鐵路接觸網(wǎng)的負荷信息，確定最優(yōu)在線融冰控制策略；根據(jù)所述最優(yōu)在線融冰控制策略控制交流融冰單元、加熱融冰單元及振動融冰單元進行融冰，其中，所述交流融冰單元包括多個交流融冰裝置，所述交流融冰裝置用于增大所述鐵路接觸網(wǎng)的覆冰線路的電流，所述加熱融冰單元包括多個加熱融冰裝置，所述加熱融冰裝置用于對所述鐵路接觸網(wǎng)的覆冰線路進行加熱，所述振動融冰單元包括多個振動融冰裝置，所述振動融冰裝置用于觸發(fā)所述鐵路接觸網(wǎng)的覆冰線路進行振動。

11、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)交流在線融冰控制方法及系統(tǒng)，至少具備以下有益效果：

12、1、通過實時監(jiān)測模塊能夠精確確定鐵路接觸網(wǎng)上的多個覆冰監(jiān)測位置，并采集這些位置的多種環(huán)境信息。能夠在覆冰形成初期就進行監(jiān)測，從而提前采取融冰措施，有效預防大面積覆冰導致的供電中斷或設(shè)備損壞。能夠基于多個覆冰監(jiān)測裝置采集的信息以及覆冰關(guān)聯(lián)信息，確定鐵路接觸網(wǎng)上的實時覆冰信息。這種精準的分析有助于了解覆冰的分布情況、厚度以及可能的影響，為后續(xù)的融冰工作提供有力支持。交流融冰單元、加熱融冰單元及振動融冰單元，這些單元可以單獨或組合使用，以適應不同情況下的融冰需求。交流融冰裝置通過增大電流來融化覆冰，加熱融冰裝置則直接對覆冰線路進行加熱，而振動融冰裝置則通過振動來使覆冰脫落。這種多樣化的融冰方式提高了融冰效率和靈活性。能夠根據(jù)實時覆冰信息及鐵路接觸網(wǎng)的負荷信息，確定最優(yōu)在線融冰控制策略。這種智能控制策略可以確保在不影響鐵路正常運行的情況下，以最有效的方式進行融冰。同時，它還能根據(jù)負荷情況調(diào)整融冰策略，以避免對電網(wǎng)造成過大的負擔。

13、2、通過在第一測試用覆冰監(jiān)測位置采集環(huán)境信息，并根據(jù)環(huán)境相似度進行篩選，可以確保選定的監(jiān)測位置能夠更準確地反映鐵路接觸網(wǎng)的覆冰情況。進一步在第二測試用覆冰監(jiān)測位置和第三測試用覆冰監(jiān)測位置之間插入更多的監(jiān)測點，并根據(jù)它們之間的環(huán)境相似度進行篩選，可以進一步提高監(jiān)測的細致度和準確性。通過計算任意兩個相鄰監(jiān)測位置之間的環(huán)境相似度，可以識別出環(huán)境信息相似度較高的區(qū)域，從而在這些區(qū)域減少監(jiān)測點的數(shù)量，避免資源浪費。同時，在環(huán)境信息變化較大的區(qū)域增加監(jiān)測點，可以更全面地覆蓋不同環(huán)境條件，提高系統(tǒng)的適應性和靈活性。通過合理的監(jiān)測位置布局，可以減少不必要的監(jiān)測點設(shè)置，從而降低監(jiān)測設(shè)備的采購、安裝和維護成本。同時，由于監(jiān)測位置的選擇更加科學，可以減少因誤報或漏報而導致的額外檢查和維修成本。通過精確的監(jiān)測位置選擇和優(yōu)化的監(jiān)測布局，可以更快地識別出覆冰嚴重的區(qū)域，并采取相應的融冰措施，從而提高整個系統(tǒng)的響應速度和效率。此外，精確的監(jiān)測還可以為融冰控制模塊提供更準確的數(shù)據(jù)支持，使其能夠制定出更優(yōu)化的融冰控制策略。

14、3、通過自動確定相似樣本信息、測試用分解參數(shù)組合以及最優(yōu)懲罰系數(shù)和最優(yōu)收斂容差，實現(xiàn)了智能化的決策過程。這不僅減少了人工干預的需要，還提高了決策的速度和準確性。通過參數(shù)評估函數(shù)和分解結(jié)果來確定最優(yōu)分解參數(shù)，這可以大大節(jié)省計算資源和時間。同時，基于最優(yōu)分解參數(shù)對多段模擬數(shù)據(jù)進行分解，可以更快地獲取目標中心頻率范圍，從而更迅速地響應覆冰情況，可以隨著更多數(shù)據(jù)的積累而不斷優(yōu)化和改進，持續(xù)提高其性能，以適應未來可能出現(xiàn)的新的覆冰場景或環(huán)境條件。