DC1500V牽引供電系統(tǒng)故障測距研究.pdf

1、為提高地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的工作可靠性，保證地鐵運(yùn)營安全，在接觸網(wǎng)發(fā)生短路故障后，需盡快找到故障并排除，為縮短排查故障的時間，本文對直流牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)短路故障測距進(jìn)行研究。
　　供電電壓低，相鄰牽引變電所間距離短，牽引電流大且不斷大幅變化是直流牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，為提高牽引網(wǎng)電壓，地鐵通常采用上下行接觸網(wǎng)并聯(lián)的雙邊供電方式向電客車供電。直流牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及負(fù)荷的特點(diǎn)決定了適用于交流輸電線路的行波法和基于相量的阻抗法的故障測距

2、原理不能直接用于直流牽引供電系統(tǒng)。根據(jù)整流變壓器兩個二次繞組共用一個一次繞組的特點(diǎn)，將三繞組整流變壓器等效為兩個雙繞組變壓器。假定短路過程中，三相整流橋始終只有三個開關(guān)元件同時導(dǎo)通，據(jù)此，將變壓器的繞組阻抗換算為直流側(cè)阻抗，建立24脈波整流機(jī)組的等效模型。將牽引網(wǎng)中的匯流排，接觸線和鋼軌均等效為圓柱體，分別求取各導(dǎo)體的內(nèi)阻抗和外阻抗，求和后作為各導(dǎo)體的阻抗。為避免故障前接觸網(wǎng)中的負(fù)荷電流對故障測距的影響，將直流牽引供電系統(tǒng)視為線性系統(tǒng)，

3、利用疊加定理將故障電路分解為故障前電路和純故障電路，使用純故障電路作為故障測距算法的模型。
　　根據(jù)純故障電路中上下行接觸網(wǎng)并聯(lián)的特點(diǎn)，提出基于單端電流數(shù)據(jù)，基于雙端電壓電流數(shù)據(jù)和基于雙端電流數(shù)據(jù)的故障測距算法，采用最小二乘法處理冗余矩陣方程，得到矩陣方程的最優(yōu)解。在PSCAD環(huán)境下搭建直流牽引供電系統(tǒng)模型并進(jìn)行仿真，使用仿真數(shù)據(jù)對故障測距算法進(jìn)行驗證并改進(jìn);在實(shí)驗室進(jìn)行模擬直流牽引供電系統(tǒng)短路試驗，利用試驗數(shù)據(jù)對測距算法進(jìn)行驗證

4、，并對單端法測距失敗的原因進(jìn)行分析。根據(jù)仿真結(jié)果和模擬試驗結(jié)果，對各故障測距算法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評價，并從數(shù)據(jù)窗的選取，故障前接觸網(wǎng)中的負(fù)荷電流，過渡電阻，牽引網(wǎng)阻抗和雙端數(shù)據(jù)不同步等因素對測距結(jié)果的影響進(jìn)行了簡要分析。分析結(jié)果表明:各種測距算法不受過渡電阻和故障前負(fù)荷電流的影響;單端法需要準(zhǔn)確確定電源的等效內(nèi)阻抗，使用短路電流上升階段較靠后的數(shù)據(jù)窗測距精度較高;雙端法具有較高的測距精度且受線路參數(shù)的影響不大，雙端數(shù)據(jù)不同步對測距精度有一定