基于关联维数的直流牵引网故障识别.pdf

《基于关联维数的直流牵引网故障识别.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、北京石油化工学院学报第22卷第l期Vo1．22NO．1JournalofBeijingInstituteof2014年3月Mar．2014Petro—chemicalTechnology基于关联维数的直流牵引网故障识别祝冰心，李夏青。，田行军。，韩龙涛(1．北京化工大学信息科学与技术学院，北京100029；2．北京石油化工学院电气工程系，北京102617；3．北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)摘要：地铁牵引供电系统的发散型振荡电流容易造成直流牵引网继电保护误动，因此欲提高直流牵引网保护系统的

2、可靠性必须寻求更为有效的特征提取方法。分形理论中关联维数的特征提取方法可灵敏地反映出牵引网非线性动态特征信息的变化，并准确识别出牵引网中振荡电流和短路故障电流。在确定的时间序列内，牵引网电流信号经相空间重构和关联维数计算后，定义关联维数为其故障模式识别的特征矢量。实测数据证明，该保护方法不仅具有灵敏性高和概念清晰的优点，而且适合复杂的直流牵引网运行状态信息的诊断。关键词：直流牵引网；故障电流；特征提取；分形理论；关联维数中图分类号：TM922．3；TM713文献标志码：A地铁具有载运能力强、运行准时、立体化以发人们通

3、过认识部分来认识整体，从有限中认及绿色环保等典型优势，因此地铁运输已成为识无限；分形理论揭示了介于整体与部分、有序解决城市交通拥挤问题的重要策略。地铁“绿与无序、复杂与简单之间的形态、秩序；因此分色环保”的特点归功于其电气牵引，而直流牵引形理论是从方法论和认识论角度揭示了世界普网的作用就是不问断向车辆提供电能。地铁遍联系和统一性的形态关系L4]。“公交化”的运输方式，决定了牵引负荷是脉动直流牵引网电流信号具有明显的无序、复性大负荷，且牵引网发生各种故障的概率较高。杂的形态特征，采用分形理论的关联维数能准经验表明，牵引

4、网短路故障对直流牵引供电系确度量牵引网电流信号的不规则性和复杂性。统的威胁最大，因此建立完善的直流牵引网保笔者以直流牵引网电流信号为研究对象，在深护系统对保障地铁运行安全至关重要。入分析牵引网短路故障电流和系统振荡电流波为区分列车启动电流和牵引网短路故障电形特点的基础上，提出一种基于关联维数的直流，直流牵引网普遍采用di／dt—AI保护作为流牵引网判断方法，并在实验中验证直流牵引主保护。d／出一△I保护是利用故障电流的上网在不同运行状态下具有不同的关联维数升率明显快于列车启动电流的上升率而实现的特征。保护方法_1]。

5、但是，di／dt一△J保护遇到的最1直流牵引网的发散型振荡电流大问题是无法区分系统发散型振荡电流(发散型振荡属于不正常运行状态，并非故障)和牵引和短路故障电流网短路故障电流，造成di／dt—AI保护频繁误1．1发散型振荡电流动l3J，因此有必要在分析这2类电流波形特点北京地铁1号线运营时记录到的牵引供电的基础上寻求新的判断方法。系统发散型振荡的暂态电流波形如图1所示。分形理论从整体与局部形态的相似性，启从图1可定性分析出，发散型振荡电流波形有以下显著特点：(1)属于典型的非线性非平收稿日期：2013—07—11稳信号

6、，不仅直流分量较大，而且光滑程度较作者简介：祝冰心(1988一)，硕士生，研究方向为牵引供电系统继电保护，E—mail：zhubingzin@bipt．edu．crl。好；(2)振荡电流幅值较小，甚至小于负荷电38北京石油化工学院学报2014年第22卷流；(3)起振发生在车辆再生制动过程中[5]。且文献[5]中还提出发散型振荡信号隐含有持续时间小于1S且振荡时间约为100ms的周茴馨《／哥煺期性[5]。媛2O86421．22牵引网故障电流咖咖咖0北京地铁2号线和1号线运营时段所记录到的直流牵引网短路故障电流波形如图2

7、所示。图1系统发散型振荡电流波形螽避I，．2【x】一l5O—l00—500501(x】150dmstirosfa)一般短路故障(b)带振荡的短路故障图2牵引网故障电流波形从图2可以看出，直流牵引网短路故障电念的描述，认为分形集就是比在经典集合中考流波形有以下显著特点：(1)短路故障瞬间，电虑的集合更不规则的集合，该集合无论放大多流总体按指数规律快速上升，并在较短时间内少倍其微小的细节仍能观测到。另外，该集合达到峰值(或饱和值)；(2)波形比较粗糙，且无具有某些特殊性质，首先分形是所在空间的紧明显的规则性；(3)短路故

8、障电流上升的快慢，子集，并具有下述典型的集合性质：(1)分形集不仅取决于供电回路的单位长度电气参量，而都具有任意小尺度下的比例细节，或者说具有且取决于故障点处电弧电压和故障距离；(4)电精细的结构；(2)分形集无法用传统的集合语言流有一定初始值，表明牵引网短路发生在地铁来描述，他既不满足某些条件的点的轨迹，也不正常运行时段。是某些简单方程的解集