直流牵引供电系统故障分析与保护方法研究

摘要

随着我国国民经济的持续发展，城市化进程的逐步加快，城市人口与机动车数量不断增长，城市轨道交通成为缓解城市公共交通问题的最佳选择。直流牵引供电系统的安全可靠性是确保城市轨道交通安全畅通运行的基础，对直流牵引供电系统的故障分析、保护方法的研究则意义重大，如何及时、准确地发现和切除、隔离并进一步排除故障，保证无故障供电区间最大限度的正常供电是保障轨道交通安全、可靠运行的重要举措。针对现行直流牵引供电系统直流侧所用直流断路器在技术、经济方面存在的诸多难题，本文对一种省却直流断路器的，通过利用交流断路器与直流侧隔离开关相配合的新型直流牵引供电系统及其保护方法进行研究。
　　本文首先概述了直流牵引供电系统的构成，理论分析了24脉波整流机组及既有直流侧保护方法的原理，从交、直流断路器特性入手揭示了直流断路器在技术方面存在的灭弧难的问题;理论分析了一种新型直流牵引供电系统与保护方法的应用，定义了针对判别直流母线故障的故障潮流符号值及针对判别接触网支路故障的故障电压符号值，针对各种故障类型，设计了直流牵引供电保护系统的故障处理流程;对24脉波整流机组进行了建模并仿真验证了其准确性，探讨了单边供电和双边供电情形下直流侧短路电流的暂态和稳态特性，完成了对新型直流牵引供电保护系统的模型建立;通过在模型中分别设置直流母线和接触网支路的永久性和瞬时性短路故障，大量仿真验证了该系统对各种故障类型的辨识以及保护动作方案的可靠性与准确性;理论分析并设计了故障测距方案;最后对该保护系统的分区方案及经济性进行了探讨，对数据采集与传输网络方案、数据的同步方案与处理算法进行了选择和浅析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题的研究目标和主要内容

第2章 直流牵引供电系统的组成与保护

2．1 城市轨道交通供电系统的概述

2．2 直流牵引供电系统概述

2．2．1 牵引变电所及其运行方式

2．2．2 牵引供电系统的运行方式

2．2．3 牵引网

2．3 24脉波整流机组

2．4 直流侧故障类型及保护装置概述

2．4．1 直流侧故障类型

2．4．2 直流侧保护装置的原理及优缺点

2．5 交、直流断路器特性

2．6 本章小结

第3章 新型直流牵引供电系统与保护方法的基本原理

3．1 新型直流牵引供电保护系统的构成

3．1．1 新型直流牵引供电系统的结构

3．1．2 牵引变电所测控单元结构

3．1．3 数据传输和调度中心

3．2 直流母线短路故障保护方法原理

3．2．1 故障潮流符号值

3．2．2 直流母线短路故障保护原理

3．3 接触网支路短路故障保护方法原理

3．3．1 故障电压符号值

3．3．2 接触网支路短路故障保护原理

3．4 本章小结

第4章 新型直流牵引供电保护系统的建模与仿真

4．1 24脉波整流机组的建模与仿真

4．2 牵引网模型

4．3 直流牵引供电系统馈线短路电流特性

4．4 新型直流牵引供电系统与保护方法仿真模型

4．5 故障符号值验证

4．5．1 直流母线短路故障潮流符号值验证

4．5．2 接触网支路短路故障电压符号值验证

4．6 新型直流牵引供电系统的运行仿真与结果分析

4．6．1 直流母线短路故障仿真与结果分析

4．6．2 接触网支路短路故障仿真与结果分析

4．7 故障测距

4．8 本章小结

第5章 新型直流牵引供电保护系统方案研究

5．1 新型直流牵引供电系统的分区方案

5．2 新型直流牵引供电系统的经济性浅析

5．3 数据的采集与传输网络通道选择

5．3．1 数据的采集

5．3．2 数据传输通道

5．4 数据同步方案及处理算法的选择

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