铁路贯通线故障监测与管理系统研究

发布时间：2020-05-16 04:41

【摘要】：沿铁路线架设的电力贯通(自闭)线是电气化铁路的重要组成部分。铁路架设环境复杂,地形多变,贯通线多采用架空线与电缆混合方式,由于架空线路的暴露性和电缆线路设备老化问题,在运行期间难免发生故障。一旦出现故障,铁路信号装置将不能正常运行,进而影响铁路的正常运输。因此,当故障发生时,应尽快掌握故障信息,并排除故障。目前,针对铁路贯通线路并没有成熟的故障监测与管理系统。本文在原铁路配电自动化系统的基础上开发了一套能够直观显示线路状态和故障情况的贯通线故障监测管理系统,对提高铁路运行的可靠性具有十分重要的意义。本文从西北某铁路局的实际需求出发,该区段内的贯通线由架空线和电缆组成,全长63.017km。根据线路的实际参数和结构特点,在MATLAB/Simulink中搭建了 10kV线-缆混合线路仿真模型,并仿真了不同工况下的故障情况,仿真结果与理论分析一致,验证了模型的正确性,为后续故障测距方案的研究提供了模型基础。根据混合线路波速度不统一的特点,本文在双端测距方法的基础上,推导了多段混合线路的测距公式,并通过小波变换模极大值方法来获取奇异点,并标定波头位置,实现故障测距。在不同故障条件下进行仿真测试,并分析了故障初始相角和过渡电阻对测距结果的影响。结果表明,该方法能够实现故障测距,误差距离均维持在500 m以下,相对误差最大为0.967%。基于所研究的故障测距方法,本文设计开发了一套铁路贯通线故障监测管理系统,系统由VB.NET与MATLAB混合编程实现,并以SQL Server 2008作为后台数据库。系统结构包括硬件部分和软件部分,其中硬件部分负责数据的实时采集和继电器输出控制,软件部分包括数据库设计、人机界面设计和系统功能实现,主要负责线路状态的监测显示、故障数据的处理、开关的操作与控制,相关信息的查询与管理,报告的生成与打印。采用黑盒测试方法对系统进行测试,并在现场试运行,测试结果表明,系统界面简单直观,功能丰富流畅,并能够长期稳定运行,符合铁路电力贯通线监控调度运行习惯。目前,系统已在配电所正式使用。
【图文】：

波形图,首端,正常运行,时线

为验证模型的正确性，对正常运行情况进行仿真分析。在仿真模型中设置采逡逑样频率为１ＭＨｚ，仿真时间０．１ｓ，线路正常运行时，首端出线断路器恻监测到的逡逑电压、电流波形如图２－５所示。逡逑ｉｍｆ逡逑－Ｉ逦１逦■逦■逦■逦■逡逑０逦０．０２逦０．０４逦０．０６逦０．０８逦０．１逡逑时间／Ｓ逡逑ａ）

波形图,两相短路,首端,时线

冢停粒裕蹋粒拢嶝樱椋恚酰欤椋睿氲南呗贩抡婺Ｐ停]3?由图可知，在故障发生时刻，电压、电流波形均出现较大波动，对称性遭到逡逑破坏，经过一段时间后波形恢复稳定。根据图２－６邋（ａ）电压波形可以看出，在发逡逑生单相接地故障时，故障相电压几乎降为零，非故障相电压增大为原来的＾倍；逡逑根据图２－６邋（ｂ）电流波形可以看出，发生单相接地故障时，各相电流均增大，产逡逑生故障电流，但幅值较小，大小约为几十安培。仿真结果符合小电流接地系统单逡逑相接地故障特征。逡逑（２）相间短路故障逡逑相间短路故障中包含两相短路、两相短路接地和三相短路，，以ＢＣ两相短路逡逑为例，分析线路相间短路故障特征。在故障模块中设置为ＢＣ相间短路故障，过逡逑渡电阻设为ｉｎ，在线路首端出线断路器侧监测到的三相电压、电流波形如图２－７逡逑所示。逡逑Ｘ邋１０＾逦逡逑｜５＇邋逦Ｂｆｆｌ逡逑＿邋逦ｃｔ｜＿逡逑逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦１逦Ｉ逦Ｉ逡逑０逦０．０
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U226

【参考文献】