高速铁路牵引供电系统录波数据分析软件的设计

摘要

高速铁路在我国得到了快速的发展，当前高速铁路AT供电系统由于机车负载导致电流中存在高次谐波，负荷中低次谐波含量低，使基于低次谐波的综合谐波抑制功能失效、由于电流增量保护整定值无法准确匹配导致电流增量保护功能可能不能发挥作用、另外由于动车车型和列车运行图、AT供电回路参数、系统参数及供电能力均在变化等原因必须及时对保护定值(含测距定值)及方案进行修正、找出供电系统中部分设备的故障诱因等，这对保护和监测装置提出了更高的要求。　　当前国内大多数采用的是综合电能质量分析仪或谐波分析仪，由于各自分析的目标不同，故在精度、采样量、装置的同步性、处理数据的能力、整合智能分析能力等均无法满足AT供电系统的测试分析需要。因此设计一种AT供电运行方式下多装置采样数据同一平台分析的录波数据分析软件十分有必要，这将为提高供电系统保护装置性能和保护可靠性提供数据参考，从而达到减少保护误动和拒动率，提高供电可靠性。　　本文设计的录波数据分析系统由3台分别安装在牵引变电所、AT所和分区所，具备GPS校时功能的录波仪和一台具备软件分析功能的笔记本电脑构成，录波仪将测得的数据通过以太网传输到电脑里，然后利用电脑里安装的录波数据分析软件进行数据处理与分析，本文所做的工作就是对录波数据分析软件按照功能需求进行设计。　　本文首先对高速铁路牵引供电系统录波数据分析软件的网络配置、需求和系统的结构功能进行了详细的阐述，然后基于C#平台，采用模块化的思想，将软件的主要分为七个模块：下载录波数据模块、数据处理模块、谐波分析模块、电流增量分析模块、故障测距定值计算模块、供电能力分析模块和录波仪维护模块。最后通过傅里叶算法对录波数据进行处理，在不同模块的智能分析中实现软件的分析功能。本文所设计的录波数据分析软件不同于现有的电能质量综合分析仪分析数据具有局限性，是针对目前高铁AT供电方式下保护装置存在的相关保护功能抑制、不能发挥用处以及故障测距定值修正等问题，量身定做的一套可为相关保护功能、故障测距装置定值修正提供依据的软件，而且目前市场上也没有出现这类产品，因此具有较高的创新性。　　本文在该录波数据分析软件的基础上分析了单台动车组运行时，牵引变电所馈线处高次谐波产生的规律和特点，为动车运行环境的安全及健康改进提供了依据；分析了不同型号的动车单独运行时根据牵引变电所馈线电流增量和动车在变电所启动时电流突变量情况确定电流增量保护定值大小，为微机保护谐波抑制相关功能提供了依据；利用单台动车组运行时根据各所吸上电流录波数据修正了故障测距定值；分析了多台动车组运行时分区所接触网电压大小对系统供电能力进行评估，为列车调度方案提供了参考依据。

目录

声明

第1章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 牵引供电系统供电能力研究现状

1.2.2 电能质量监测技术的研究现状

1.3 论文的主要内容

第2章牵引供电系统及其问题分析

2.1 牵引供电系统概述

2.2 AT供电系统运行中的问题

2.2.1 谐波问题

2.2.2 电流增量保护问题

2.2.3 故障测距定值修正问题

2.2.4 供电能力评估问题

2.3 本章小结

第3章录波数据分析软件的设计与实现

3.1 录波数据分析系统概述

3.1.1 录波数据分析系统总体网络配置

3.1.2 录波数据分析系统需求分析

3.1.3 录波数据分析系统结构

3.1.4 录波仪功能

3.2 录波数据分析软件总体方案设计

3.3 录波数据分析软件设计与实现

3.3.1 编程环境与数据库简介

3.3.2 软件界面设计

3.3.3 录波仪维护模块设计

3.3.4 下载录波文件模块设计与实现

3.3.5 录波数据处理模块设计与实现

3.3.6 谐波分析模块设计与实现

3.3.7 电流增量分析模块设计与实现

3.3.8 故障测距定值计算模块设计与实现

3.3.9 供电能力分析模块设计与实现

3.4 本章小结

第4章实测数据分析与软件验证

4.1 测试设备

4.2 现场测试

4.3 测试结果及分析

4.3.1 谐波分析

4.3.2 电流增量分析

4.3.3 故障测距定值分析

4.3.4 供电能力分析

4.4 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学术论文