地铁机车建模及直流牵引供电系统故障分析

摘要

城市轨道交通是城市公共交通的重点发展方向,直流牵引供电系统的安全可靠运行是城市轨道交通安全畅通的基础。本文在剖析直流牵引供电系统构成的基础上,详细分析了机车传动系统以及直流牵引供电系统故障,对地铁直流保护系统的研制开发具有十分重要的意义。
　　 首先本文对北京地铁750V直流牵引供电系统特点以及各组成部分进行深入研究,着重分析了地铁交流机车传动系统,得出机车运行控制策略图并重点剖析了机车制动工况。用某线路车辆实际参数进行详细的牵引计算,绘制了牵引特性和制动特性曲线。
　　 然后在Matlab/Simulink中对DC750V第三轨供电方式直流牵引供电系统的各个子系统包括牵引变电站系统,地铁机车传动系统以及轨道系统进行建模。由于机车运行过程中频繁起动、制动会引起供电系统电气参数的频繁变化,因此本文对基于转差频率矢量控制的地铁机车起动、过三轨无电区、再生制动工况时的电流进行仿真,模拟各种工况对直流牵引电网造成的影响。
　　 最后通过直流牵引供电系统的故障机理及故障电流的分析,可知当故障点不同时故障电流的特征量即电流上升率和电流增量也不同。短路故障模型的仿真结果表明机车起动电流和远端短路电流的相似会对直流馈线保护造成影响。探讨了直流牵引供电系统馈线保护配置,详细分析了基于电流变化特征量保护的原理。
　　 本文中地铁机车模型的搭建以及故障分析对研究保护整定及各种类型保护的相互间配合提供了理论依据和实验模型基础。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 引言

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要内容和工作

2 直流牵引供电系统的组成

2.1 供电方式

2.2 牵引网

2.3 地铁车辆

2.4 地铁相关辅助系统

2.5 本章小结

3 地铁牵引传动系统及其计算

3.1 地铁车辆电力传动方式

3.1.1 直流电机传动方式

3.1.2 交流电机传动方式

3.2 地铁交流机车电力传动系统分析

3.2.1 机车牵引逆变系统

3.2.2 机车控制策略分析

3.2.3 制动工况分析

3.3 地铁交流机车的牵引计算

3.3.1 计算条件及流程

3.3.2 牵引性能计算

3.3.3 制动性能计算

3.3.4 再生制动电流计算

3.4 本章小结

4 地铁牵引传动系统的建模与仿真

4.1 牵引变电站模建模

4.2 机车传动系统建模

4.2.1 交流牵引逆变模块

4.2.2 交流牵引电机模块

4.3 地铁轨道建模

4.4 仿真及结果分析

4.4.1 起动工况

4.4.2 再生制动工况

4.4.3 过三轨无电区

4.5 本章小结

5 直流牵引供电系统故障分析

5.1 直流牵引供电系统故障分析

5.1.1 直流牵引供电系统故障原因分析

5.1.2 直流牵引供电系统故障电流分析

5.2 直流牵引供电系统故障仿真

5.2.1 短路故障仿真

5.2.2 仿真结果分析

5.3 直流牵引供电系统馈线保护

5.3.1 直流牵引供电系统保护装置的作用

5.3.2 直流牵引供电系统馈线保护的配置

5.3.3 直流牵引供电系统馈线主保护分析

5.4 本章小结

6 结论

参考文献

作者简历

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