地铁机车建模及直流牵引供电系统故障分析

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1、本学位论授权北京交通并采用影印、家有关部门或(保密的学位论文签字日期中图分类号：TM461UDC：621．3学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文地铁机车建模及直流牵引供电系统故障分析ModelingforMetroLocomotiveandAnalysisofFaultConditionofDCTractionPowerSupplySystem作者姓名：杜芳导师姓名：宋守信和敬涵学位类别：工学学科专业：电气工程学号：08122033职称：教授教授学位级别：硕士研究方向：直流牵引供电系统保护北京交通大学2010年6月致谢本论文是在

2、我的导师宋守信和和敬涵教授的悉心指导下完成的，他们严谨的治学态度和深厚的理论功底帮我顺利完成论文。在我整个研究生阶段宋老师和和老师也给予了我极大的关怀和帮助，在我的研究学习遇到瓶颈的时候，他们为我指出了方向；在生活中遇到困难时，及时给我开导指引，他们的人格魅力潜移默化的影响着我，在此向两位老师表示由衷的感谢和深深的敬意。在课题研究及撰写论文期间，实验室王小君老师给了我许多指导，我一个课题组的喻乐，李墨雪，胡俊，徐金凤对论文的撰写提出了许多的宝贵意见，实验室的其他同学也在课题过程中给予我关心和帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人，他

3、们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。最后，再次感谢所有关心和帮助过我的老师、同学和朋友!1Ij中文摘要摘要：城市轨道交通是城市公共交通的重点发展方向，直流牵引供电系统的安全可靠运行是城市轨道交通安全畅通的基础。本文在剖析直流牵引供电系统构成的基础上，详细分析了机车传动系统以及直流牵引供电系统故障，对地铁直流保护系统的研制开发具有十分重要的意义。首先本文对北京地铁750V直流牵引供电系统特点以及各组成部分进行深入研究，着重分析了地铁交流机车传动系统，得出机车运行控制策略图并重点剖析了机车制动工况。用某线路车辆实际参数进行详细的牵引计算，绘

4、制了牵引特性和制动特性曲线。然后在Matlab／Simulink中对DC750V第三轨供电方式直流牵引供电系统的各个子系统包括牵引变电站系统，地铁机车传动系统以及轨道系统进行建模。由于机车运行过程中频繁起动、制动会引起供电系统电气参数的频繁变化，因此本文对基于转差频率矢量控制的地铁机车起动、过三轨无电区、再生制动工况时的电流进行仿真，模拟各种工况对直流牵引电网造成的影响。最后通过直流牵引供电系统的故障机理及故障电流的分析，可知当故障点不同时故障电流的特征量即电流上升率和电流增量也不同。短路故障模型的仿真结果表明机车起动电流和远端短路电流的相似会对

5、直流馈线保护造成影响。探讨了直流牵引供电系统馈线保护配置，详细分析了基于电流变化特征量保护的原理。本文中地铁机车模型的搭建以及故障分析对研究保护整定及各种类型保护的相互间配合提供了理论依据和实验模型基础。关键词：直流牵引供电系统；地铁机车传动；再生制动；牵引计算；短路故障分析；直流牵引保护馈线保护分类号：TM7741．ABSTRACTABSTRACTABSTRACT：Urbanrailtransitisthefocusofurbanpublictransportdevelopment,SecurityandreliabilityoftheDCra

6、ilwaysystemoperationisthebasisforentireurbanrailwaysystem．TheDCrailwayprotectionsystemmainlyimportedfromforeigncountries．Therefore，itisnecessarytoresearchandstudyontheconfigurationandcharacteristicsofDCrailwaypowersupplysystemandthefaultoftheDCrailwaysysteminordertoanalyzesys

7、temoperationoftheDCrailwaysystem．Firstly,thispaperconductedaresearchonthecharacteristicaswell弱theconstituentofBeijingurban750VDCtractionpowersupplysystem，analyzedtheAClocomotivedrivesystememphatically,andobtainedthelocomotiveoperatingcontrolstrategychartthenanalyzedthelocomot

8、ivebrakeoperatingmodewiⅡ1emphasis．Withalinevehicle’Sactualparameters