电气化铁路牵引网分区段供电与测控方法研究

摘要

电气化铁路牵引供电系统中牵引网是一个置于大自然中庞大且无备用的供电装置，结构复杂、工作条件恶劣，因此牵引供电系统绝大部分故障发生在牵引网部分，故如何及时、准确地发现、隔离并排除牵引网故障，最大限度地保证牵引网无故障区间的正常供电显得尤为重要。本文通过对牵引网合理的分段，研究了一种牵引网分区段供电与测控系统，在既能迅速的隔离故障区段的同时也最大限度的保证无故障区段的正常供电。同时，该测控系统是以基于故障潮流符号值的分布式测控系统作为主保护，基于故障潮流符号值的集中式测控系统作为后备保护，通过二者相互配合，进一步提升测控系统的可靠性。
　　本论文首先对牵引网分段方案以及测控系统的结构与工作原理进行了详细的阐述，定义了供电区段、故障潮流方向以及故障潮流符号值，介绍了基于故障潮流符号值法来识别牵引网短路故障的优点。根据整个测控系统的工作原理，使用Matlab/simulink软件分别对测控系统各部分建模，最后统一建立了单线直供、双线直供末端并联、单线直供双边供电与双线直供双边供电的牵引网测控模型。同时，理论推导了T-R短路故障，并在搭建的模型中模拟了永久性短路故障和瞬时性短路故障，通过分析各端口的故障潮流符号值、故障前后故障区段两端分段所处的电压和断路器控制信号，验证了测控方法的可行性与准确性。最后，结合距离保护的思想，研究了相应的故障定位方法，以保证牵引网发生短路故障时能及时的进行抢修。
　　在理论与模型验证的基础上，讨论了测控系统信息量的处理，主要包括信息量的采集与同步方法、信息量的传输，同时还介绍了测控数据提取方法，为测控系统装置的研发提供必要的条件。
　　最后，针对既有供电系统和采用牵引网分段供电后的牵引供电系统，分别建立了供电可靠性评估模型，定量评估了测控方法的应用对系统供电可靠度的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 电气化铁路发展

1．1．2 电气化铁路的优势

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 牵引网分段与测控系统基本原理及模型建立

2．1 牵引网概述

2．2 牵引网分段供电方案

2．3 测控系统原理

2．3．1 电气化铁路分区段供电测控系统构成

2．3．2 故障潮流符号值及短路故障判断

2．3．3 带电列车运行状态辨识

2．3．4 牵引网分区段供电与测控系统工作原理

2．4 测控系统仿真模型建立

2．4．1 牵引网模型简化

2．4．2 牵引网导线仿真模型

2．4．3 牵引变电所仿真模型

2．4．4 牵引网仿真模型

2．4．5 数据采集和断路器模型

2．4．6 故障判断模型

2．4．7 控制室模型

2．4．8 牵引网测控系统模型

2．5 本章小结

第3章 短路故障分析与测控系统仿真

3．1 牵引网短路故障理论分析

3．1．1 单线直供牵引网T-R短路

3．1．2 双线直供末端并联牵引网T-R短路

3．1．3 单线直供双边供电牵引网T-R短路

3．1．4 双线直供双边供电牵引网T-R短路

3．2 测控系统短路故障仿真与结果分析

3．2．1 短路故障时端口电压统计与分析

3．2．2 短路故障时故障潮流符号值模拟验证

3．2．3 短路故障时测控系统运行仿真

3．3 短路故障测距

3．3．1 测量阻抗与故障距离间关系

3．3．2 短路故障测距仿真

3．3．3 短路故障位置标定

3．4 本章小结

第4章 测控系统方案研究

4．1 信息量的采集与传输

4．1．1 信息量的采集

4．1．2 信息量的传输

4．2 数据同步采集方法分析

4．2．1 数据的同步方法

4．2．2 测控系统数据同步方案的选择

4．3 测控数据处理算法选择

4．4 本章小结

第5章 分段供电与既有供电可靠性对比分析

5．1 单线直供牵引网

5．2 双线直供末端并联牵引网

5．3 单线直供双边供电牵引网

5．4 双线直供双边供电牵引网

5．5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果