铁路配电网故障信息管理及诊断系统研究与实现

摘要

铁路配电网作为铁路电力系统运行的重要环节，专门为铁路信号系统和车站辅助系统供电，其供电可靠性直接关系着铁路行车的安全。然而由于铁路配电网结构的特殊性使得其很容易受到外界环境因素的影响而发生故障。当故障发生时，如不能及时准确地对配电网故障进行诊断排查，就会引起故障范围扩大，严重影响到列车行车安全，因此当线路发生故障时，快速准确的判别故障尤为重要。 针对上述问题，本论文首次提出构建一个能对铁路配电网故障信息进行综合管理和诊断的系统，通过对配电网异常和故障时铁路电力远动系统上传的各种故障数据的综合分析，实现快速准确的铁路配电网的故障检测、定位及故障类型判断等。 本论文介绍了当前铁路配电网的运行特点和基本结构，分析了铁路配电网各环节发生典型故障时表现的故障特征，为后续故障诊断算法的实现奠定了基础。 分析了当前铁路配电网故障信息的几种来源：SCADA、微机保护综合自动化系统、信号电源监控系统和故障录波装置以及各信源数据的基本特征，多信源故障信息的应用可进一步保证故障诊断的正确性。 根据各种故障信息源的特征，构筑了铁路配电网故障信息管理及诊断系统，并对系统进行了概要设计，包括系统原理、软件体系结构和软件数据结构、功能规划、设计原则等。 在概要设计的基础上，利用Visual C++.NET。面向对象语言对铁路配电网故障信息管理及诊断系统进行了编程实现，该软件可实现故障数据综合管理，铁路配网故障分析，故障类型、性质、区段判断功能以及保护/开关动作行为分析功能。该软件可作为SCADA系统的高级应用软件运行于调度端，自动从SCADA系统通信网中获取和筛选有效数据，通过对故障信息的综合分析，给出故障分析报告。 最后，在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立了铁路配电网模型，运用该模型进行动态仿真，提取故障数据进行软件测试，测试结果表明：系统在各种故障工况下均能快速有效的得出分析结果，本论文所采用的故障分析算法是有效的，该软件具有良好的可行性。 目前，该软件已在广深线某配电所进行了通信测试，测试结果表明：本软件在该系统中数据收发正常，兼容性良好。后续的软件测试也将陆续进行，并有望在软件成熟后投入到线路的实际运行。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2铁路配电网自动化系统及研究现状

1.3课题研究意义

1.4本论文的主要内容

第2章铁路配电网及故障特征分析

2.1概述

2.2铁路电力供电系统介绍

2.2.1铁路电力供电系统特点

2.2.2铁路电力供电区间的运行方式

2.3自闭贯通线故障分析

2.3.1自闭贯通线路单相接地故障分析

2.3.2自闭贯通线路相间短路故障分析

第3章故障信息来源及特征分析

3.1 SCADA系统

3.2微机保护综合自动化系统

3.3信号电源监控系统

3.4故障录波装置

第4章铁路配电网故障信息管理及诊断系统功能与结构设计

4.1概述

4.2系统功能定位及设计目标

4.2.1系统功能定位

4.2.2系统设计目标

4.3系统设计原则

4.4系统组成原理

4.5系统结构

4.6系统软件功能及模块组成

4.6.1软件功能

4.6.2软件模块组成

第5章铁路配电网故障信息管理及诊断系统实现

5.1引言

5.2系统应用功能概述

5.2.1数据管理子系统

5.2.2拓扑管理子系统

5.2.3故障分析子系统

5.2.4统计分析子系统

5.3数据库管理系统实现

5.3.1数据库结构

5.3.2信息的结构化表示与存储

5.4 10kV自闭贯通线路故障综合分析系统实现

5.4.1故障综合分析判断程序流程

5.4.2故障类型判断流程

5.4.3故障性质判断流程

5.4.4故障区段判断流程

5.4.5故障分析报告

5.5保护/开关动作行为分析功能实现

5.6本章小节

第6章系统仿真试验

6.1仿真系统设计

6.2 PSCAD/EMTDC模型

6.3实验流程

6.4实验结果

6.4.1数据通信实验

6.4.2故障判断试验

6.4.3其他试验

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

附录1 诊断配置