高速铁路牵引变电所容性设备在线监测系统设计及应用

摘要

近年来我国的高速铁路有了突飞猛进的发展，目前已拥有全世界最大规模和最高运营时速的高速铁路网，大大提高了我国铁路的运输能力。然而若因牵引供电设备故障而导致运行中断，将会产生非常严重的负面影响，因此保证高速铁路安全稳定的运行具有极其重要意义。
　　高压容性设备是牵引供电系统的重要组成部分，确保容性设备的正常运行是牵引供电系统安全可靠的基础。当前，电力系统变电站、铁路系统牵引变电所基本实行预防性试验和设备事故维修这两种方式以保证高压设备的正常运行，但均存在不足。因此，必须发展一种实时化、自动化、智能化的高压设备在线监测系统，随时掌握设备运行状态变化的趋势，在设备发生故障前提出预警，进行有目的、有针对的检修。高压设备在线监测系统不同于远动、保护等设备，是对现有运行设备的有益补充和发展，对于牵引负荷大、冲击频繁、高次谐波含量高的高速铁路牵引供电系统，在线监测系统在稳定性、测量精度和抗干扰能力等方面都有待提高。
　　论文设计了一种基于CAN总线的由检测层、控制层和管理层组成的分布式在线监测系统。系统在国内外现有的绝缘在线监测介损值测量方法的基础上，结合容性设备在线监测原理，针对高铁牵引供电系统的特点，采用数字化测量技术，进一步探讨和实践了基于谐波分析法数据预处理方案，并给出了系统介损值的FFT算法，提高了系统的测量精度。同时引入了基于相对分析法与趋势分析法相结合的综合诊断方法作为系统故障诊断的依据，从而达到较为理想的诊断效果。
　　论文完成了系统硬件部分中包括末屏检测，有源补偿零磁通电流传感器，CAN总线通信，数据处理单元等的设计及改进，并针对系统工作环境复杂、电磁干扰严重等特点，确定了系统的保护、屏蔽和接地方案。论文使用C++为标准开发语言，基于C++Builder6.0和SQL Server2005等前端软件开发平台完成了站内处理中心与段内工作站的软件开发，采用全中文界面、模块化设计，全菜单操作，人机界面友善，操作简单方便。
　　系统在大石古牵引变电所投入试运行，对运行结果分析得出，该系统测量精度高(≤±0.2％)，抗干扰能力强，运行稳定，达到工程应用的要求。