DC1500V牵引供电系统故障测距分析

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1、西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：针对24脉波整流机组的原理及结构特点，将其等效为四个6脉波整流机组，据此建立24脉波整流机组的线性模型。采用正弦曲线拟合现场记录的短路电流曲线，获取暂态电流的频率，据此频率，分别计算牵引网各导体的内阻抗和外阻抗，将求得的内外阻抗求和后视为各导体的阻抗。将直流牵引供电系统视为线性系统，利用叠加定理将发生故障的电路分解为故障前电路和纯故障电路，利用纯故障电路实现故障测距。根据直流牵引网上下行接触网并联，钢轨回流的特点，提出基于单端电流数据和

2、基于双端数据的故障测距算法。在PSCAD环境下搭建直流牵引供电系统仿真模型，并在实验室进行模拟直流牵引供电系统短路试验，获取短路数据，验证并改进故障测距算法，并分析了数据处理，参数选取和测距模型等因素对测距误差的影响。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：的f车．

3、台．胡西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要为提高地铁直流牵引供电系统的工作可靠性，保证地铁运营安全，在接触网发生短路故障后，需尽快找到故障并排除，为缩短排查故障的时间，本文对直流牵引供电系统接触网短路故障测距进行研究。供电电压低，相邻牵引变电所间距离短，牵引电流大且不断大幅变化是直流牵引供电系统的特点，为提高牵引网电压，地铁通常采用上下行接触网并联的双边供电方式向电客车供电。直流牵引供电系统结构及负荷的特点决定了适用于交流输电线路的行波法和基于相量的阻抗法的故障测距原理不能直接用于直流牵引供电系统。根据整流变压器两个

4、二次绕组共用一个一次绕组的特点，将三绕组整流变压器等效为两个双绕组变压器。假定短路过程中，三相整流桥始终只有三个开关元件同时导通，据此，将变压器的绕组阻抗换算为直流侧阻抗，建立24脉波整流机组的等效模型。将牵引网中的汇流排，接触线和钢轨均等效为圆柱体，分别求取各导体的内阻抗和外阻抗，求和后作为各导体的阻抗。为避免故障前接触网中的负荷电流对故障测距的影响，将直流牵引供电系统视为线性系统，利用叠加定理将故障电路分解为故障前电路和纯故障电路，使用纯故障电路作为故障测距算法的模型。根据纯故障电路中上下行接触网并联的特点，提出基于

5、单端电流数据，基于双端电压电流数据和基于双端电流数据的故障测距算法，采用最小二乘法处理冗余矩阵方程，得到矩阵方程的最优解。在PSCAD环境下搭建直流牵引供电系统模型并进行仿真，使用仿真数据对故障测距算法进行验证并改进；在实验室进行模拟直流牵引供电系统短路试验，利用试验数据对测距算法进行验证，并对单端法测距失败的原因进行分析。根据仿真结果和模拟试验结果，对各故障测距算法的优缺点进行评价，并从数据窗的选取，故障前接触网中的负荷电流，过渡电阻，牵引网阻抗和双端数据不同步等因素对测距结果的影响进行了简要分析。分析结果表明：各种测

6、距算法不受过渡电阻和故障前负荷电流的影响；单端法需要准确确定电源的等效内阻抗，使用短路电流上升阶段较靠后的数据窗测距精度较高；双端法具有较高的测距精度且受线路参数的影响不大，双端数据不同步对测距精度有一定的影响，双端电流法既可实现接触网对钢轨的短路的故障测距，也可实现接触网对架空地线短路故障的准确定位。关键词：直流牵引供电；整流机组；暂态阻抗；线性模型：故障测距西南交通大学硕士研究生学位论文第1l页AbstractItISamusttofindandeliminatethefaultsassoonaspossibleaf

7、tertheshort—circuitoccurs．ThefaultlocationofDCtractionsupplyformetrowasstudiedtoshortenthetroubleshootingtimeafterthefaultsinordertoimprovethereliabilityofthetractionsupplyandensurethesafetyofthemetro．TheDCtractionsupplyisfeaturedbylow—voltagesupply,shortdistance

8、betweenadjacentsubstations，largetractioncurrentsandchangessubstantialfrequently．ThestructuresandthecharactersoftheDCtractionsupplyandthepowersystemarequitediff