基于数学形态学的铁路电力线路故障诊断新方法

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1、北京交通大学硕士论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：弄P它牟签字日期；z哆年，2月∥日致谢本论文的工作是在我的导师刘明光教授的悉心指导下完成的，刘明光教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年半以来刘老师对我的关心和指导。刘明光教授

2、悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向刘老师示衷心的谢意。中国电力科学研究院覃剑博士对我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，谢敏华、郭宁明、徐自强、秦晓灵、陈新军、陈丽勤、赵楠、吕洋、任艳霞、杨罡等同学对我论文中的课题研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人对我的学业给予了极大的支持，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。再次感谢所有给予我帮助的师长、同学、亲人和朋友。III引言1．1课题的背景和意义1引言我I虱第一条电

3、气化铁路．宝成铁路宝鸡至凤州段，于1961年8月15日建成通车。初期主要局限在隧道多、坡度大的山区铁路。到1980年底，全国共建成电气铁路1676km，其发展十分缓慢。改革开放后，电气化铁路开始从山区向平原，由低标准的边远地区铁路向主要长干线、重载、高速发展。到2005年底，我国铁路总里程7．5万公里，电气化铁已达到2万公里。2006年先后建成京沪、武嘉、郑徐、胶济、沪杭、浙赣等电气化铁路。截至2006年9月底．我国共建成开通49条电气化铁路。目前，我国铁路电气化率已经达到27％，承担运输量43％，成为继俄罗斯之后世界第二大电气化铁路国家。按国家发展与改

4、革委员会批准的《中长期铁路网规划》，到2020年，我国铁路总罩程将达到lO万公里。其中电气化铁路5万公里。包括将建设200km／h及以上的电气化客运专线1．2万公里。在“十一五”期间，将修建11条客运专线，按300km／h及以速度设计的超过5千公罩。另一方面．为缓解煤电运输的紧张局面，我幽2005年对大同至秦早岛电气化铁道完成了2亿吨扩能改造，并开始了并行重载列车的试验，4亿吨的可行性研究也已经肩动。铁路自闭／贯通线主要为车站信号电源、区间信号电源、枢纽供电电源、电气集中设备以及铁路沿线生活设施等供电。截止到2000年为止，全路电力贯通线拥有量己达443

5、70km，占铁路营运里程的80．4％，其中干线39752km，占干线营业里程的94．1％，自动闭塞线路11372km，可见，白闭／贯通线占据铁路行车运输中的一席重要之地。如果自闭／贯通线出现故障，将会造成列车撞车、堵塞、误点等事故打乱运输计划，甚至出现难以挽回的经济损失。目前，铁路运输正向高速度、高密度方向发展，保证自闭，贯通线可靠供电，可使列车安全正点运行。铁路自闭／贯通线供电系统的负荷是一级负荷，参照输电线路在线故障测距的成功经验，若能找出故障处理周期短且定位精度高的铁路自闭／贯通线故障处理方法，将具有重大意义：(1)当铁路自闭／贯通线发生故障时，迅

6、速确定故障线路，迅速精进行确故障故障定位，迅速隔离故障，减小停电时间，具有十分重要的意义。获取自闭／贯通线故障时产生的暂态信号作为输入量，迅速输出故障线路和故障点位置，从而迅速隔离故障，迅速恢复供电，排除故障所带来的经济损失。北京交通大学硕士论文(2)运行中的故障缺陷通过暂态信号反映出来的特点，可迅速找到别的故障处理方法难以计算的瞬时性故障，可以提高故障诊断装置的实时性和实用范围。本课题对铁路自闭／贯通线故障暂态信号，和自闭／贯通线故障诊断技术进行研究，期望开发数学形态学变换处理的铁路自闭／贯通线故障诊断打下基础，并且为输电线路或者自闭／贯通线行波保护的

7、研究提供一些依据。研究的目标为：(1)利用有效的仿真工具进行铁路自闭／贯通线故障时暂态信号进行仿真研究，确定这些暂态信号的相关特性。完成暂态信号的特性研究。，(2)选用数学工具，实现铁路自闭／贯通线故障时暂态行波信号的处理。(3)完成关于铁路自闭／贯通线的理论研究报告。1．2国内外研究的现状与进展1．2．1铁路自闭／贯通线的故障类型电力系统中性点接地方式可划分为两大类：中性点有效接地方式和中性点非有效接地方式。中性点有效接地和中性点低阻抗接地，系统的零序阻抗和正序阻抗比值疋／五≤3，中性点非有效接地方式包括，中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经高

8、阻抗接地，系统的零序阻抗和正序阻抗比值五／五>3，在我国称为小电流接地系统。铁路