贯通式同相牵引直接供电系统牵引网故障识别
发布时间：2021-04-16 15:20
高速铁路具有速度快、输送能力大、单位能源消耗低、安全性好、经济效益好、舒适方便等优点,因此成为我国科技与经济的重点发展方向。近几年,我国大部分铁路已经实现了电气化改造,因此电气化铁路中的牵引供电系统成为高速铁路安全、稳定、高速运行的基本条件。高速铁路的牵引供电系统结构复杂,冷暖气候和雷电天气等恶劣运行条件会给高速铁路牵引供电系统的正常运行带来了很大阻碍,比如短时间的高幅值雷电会导致牵引变电所跳闸甚至牵引网断线,使得列车断电无法正常运行,严重影响了高速铁路的安全稳定,因此牵引网的故障研究成为保证铁路正常运行的重要环节。其中,故障识别在故障研究中有很重要的作用,其意义在于指引保护如何进行,也就是发生故障时可以做相应的保护措施,避免出现拒动、误动等现象。本文针对高速铁路贯通式同相牵引直接供电系统牵引网中可能发生的雷击故障、雷击干扰和接地故障等三种扰动进行建模分析和识别研究:（1）本文在高速铁路贯通式同相牵引直接供电系统仿真模型的基础上,根据牵引网的线路结构,对直接供电系统牵引网可能发生的雷击故障、雷击干扰和接地故障进行建模,通过仿真实验得到三种扰动的暂态特征。（2）针对贯通式同相牵引直接供电...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2.6双指数函数雷击模型
昆明理工大学专业学位硕士学位论文16一般雷电流表现为拱型前沿,双指数函数雷击模型所得雷电流波形的波前时间较短，当雷电流幅值达到最大之后，进入正常的衰减过程，这个过程完整地呈现出雷电流的形态特征。式（2-3）中0表示本文雷击模型的雷电流幅值，并设定为10kA，如图2.7所示。0.49990.50.50010.50020.50030.50040.5005-10000-8000-6000-4000-20000时间/s幅值/A图2.7雷电流幅值波形图通过研究高速铁路的运行经验和实测数据可以得出：雷击是造成牵引供电系统牵引网故障的主要原因，并且主要与运行电流、保护角、地面倾角、杆塔塔型和线路弧垂等因素有关[41]。本文将针对雷击故障的机理及发生故障的过程进行研究。在牵引供电系统正式投入运行后，雷击是否发生故障是根据雷电流产生的过电压配合绝缘子闪络情况来区分的，如图2.8所示。若模型中绝缘子为红色则表示电压大于绝缘子预设的电压边界值，将绝缘子击穿并导通，牵引网出现故障；若模型中绝缘子为绿色则表示电压没有超过绝缘子预设的电压边界值，牵引网正常运行。根据闪络判据的不同可分为：电压阈值模型、伏秒法模型与先导法模型[42]，而模型中的绝缘子模型选取最接近是否闪络的实际情况的先导法模型。图2.8牵引网线路中的绝缘子模型
昆明理工大学专业学位硕士学位论文18图2.9牵引网发生雷击故障的仿真模型将故障点到牵引变电所3的距离设定为故障距离，雷击故障仿真实验的故障距离设置为25km，雷电流幅值设置为20kA，雷电流注入时间设置为0.5s，雷击击穿绝缘子延迟时间设置为0.0015s，绝缘子被击穿后发生接地故障，过渡电阻设置为0.1Ω，故障持续时间为0.06s，所取暂态电流行波的时窗为0.01s（500个采样点）。牵引变电所3出口处检测得到的暂态电流行波如图2.10所示。0100200300400500-2-1.5-1-0.500.511.5x104X:104Y:37.25采样点/个幅值/A0100200300400500-1.5-1-0.500.511.52x104X:104Y:-37.25采样点/个幅值/A（a）X相故障电流行波（b）Y相故障电流行波图2.10距离牵引变电所25km处发生雷击故障时X相、Y相的暂态电流行波图2.10（a）为牵引网发生雷击故障时X相的故障电流行波，图2.10（b）为牵引网发生雷击故障时Y相的故障电流行波，可以看出X相电流和Y相电流方向相反，但电流走势与幅值基本相同，发生雷击后的电流幅值都远大于正常运行时的电流幅值，且绝缘子发生闪络后会出现接地故障的暂态特征。根据式（2-2）可以计算出解耦后的电流行波线模分量和零模分量，如图2.11所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石济客运专线并行京沪高速铁路桥梁工程沉降自动化监测[J]. 高永强. 高速铁路技术. 2019(02)
[2]基于时间价值的中国高速轨道交通发展时机研究[J]. 林晓言. 北京交通大学学报(社会科学版). 2019(02)
[3]兰新客专高速列车转向架蛇行运动稳定性及影响研究[J]. 王安国,杨梁崇,屈升. 铁道机车车辆. 2019(01)
[4]武广高速铁路跨线列车运输组织模式优化研究[J]. 彭文高. 铁道运输与经济. 2018(12)
[5]基于SWOT-PEST模型的铁路零散白货发展对策研究[J]. 李琨浩. 产业与科技论坛. 2018(23)
[6]中国高速铁路发展趋势分析[J]. 陈泳文. 绿色环保建材. 2018(11)
[7]基于支持向量机的接触网故障识别方法研究[J]. 黄一鸣,袁天辰,杨俭. 计算机仿真. 2018(11)
[8]基于MEEMD和GA-SVM的列车车轮多边形故障识别方法[J]. 陈博,陈光雄. 噪声与振动控制. 2018(03)
[9]基于排列熵与IFOA-RVM的汽轮机转子故障诊断[J]. 石志标,陈斐,曹丽华. 振动与冲击. 2018(05)
[10]基于排列熵的泵站压力管道运行状态监测[J]. 张建伟,马晓君,侯鸽,王立彬. 振动.测试与诊断. 2018(01)
博士论文
[1]基于电流行波的输电线路雷击识别和故障定位方法研究[D]. 高艳丰.华北电力大学(北京) 2016
[2]基于神经网络的铁路道岔故障智能诊断研究[D]. 张凯.长安大学 2016
[3]热学中的势能(火积)及其应用[D]. 吴晶.清华大学 2009
硕士论文
[1]模式分类中概率神经网络算法的研究[D]. 闫雄.吉林大学 2018
[2]基于VMD的贯通式同相牵引直接供电系统牵引网行波保护研究[D]. 魏雄飞.昆明理工大学 2018
[3]基于电流行波的输电线路故障定位方法研究[D]. 王力栋.山西大学 2017
[4]基于MEEMD的电机轴承故障诊断研究[D]. 王庆.东北石油大学 2017
[5]贯通式同相牵引供电系统故障识别研究[D]. 黄钰淇.昆明理工大学 2017
[6]城市轨道交通直流供电系统故障建模与保护仿真系统开发[D]. 柴段鲲.北京交通大学 2017
[7]基于奇异值分解算法的全并联AT供电系统的故障测距研究[D]. 段启凡.兰州交通大学 2016
[8]城市轨道交通供电理实一体软件设计与开发[D]. 尚俊霞.天津大学 2015
[9]同相供电系统综合技术经济性研究[D]. 李超.西南交通大学 2014
[10]基于激光循迹与PLC控制的自动导引车控制系统研究[D]. 毕超.石家庄铁道大学 2014
本文编号：3141677
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2.6双指数函数雷击模型
昆明理工大学专业学位硕士学位论文16一般雷电流表现为拱型前沿,双指数函数雷击模型所得雷电流波形的波前时间较短，当雷电流幅值达到最大之后，进入正常的衰减过程，这个过程完整地呈现出雷电流的形态特征。式（2-3）中0表示本文雷击模型的雷电流幅值，并设定为10kA，如图2.7所示。0.49990.50.50010.50020.50030.50040.5005-10000-8000-6000-4000-20000时间/s幅值/A图2.7雷电流幅值波形图通过研究高速铁路的运行经验和实测数据可以得出：雷击是造成牵引供电系统牵引网故障的主要原因，并且主要与运行电流、保护角、地面倾角、杆塔塔型和线路弧垂等因素有关[41]。本文将针对雷击故障的机理及发生故障的过程进行研究。在牵引供电系统正式投入运行后，雷击是否发生故障是根据雷电流产生的过电压配合绝缘子闪络情况来区分的，如图2.8所示。若模型中绝缘子为红色则表示电压大于绝缘子预设的电压边界值，将绝缘子击穿并导通，牵引网出现故障；若模型中绝缘子为绿色则表示电压没有超过绝缘子预设的电压边界值，牵引网正常运行。根据闪络判据的不同可分为：电压阈值模型、伏秒法模型与先导法模型[42]，而模型中的绝缘子模型选取最接近是否闪络的实际情况的先导法模型。图2.8牵引网线路中的绝缘子模型
昆明理工大学专业学位硕士学位论文18图2.9牵引网发生雷击故障的仿真模型将故障点到牵引变电所3的距离设定为故障距离，雷击故障仿真实验的故障距离设置为25km，雷电流幅值设置为20kA，雷电流注入时间设置为0.5s，雷击击穿绝缘子延迟时间设置为0.0015s，绝缘子被击穿后发生接地故障，过渡电阻设置为0.1Ω，故障持续时间为0.06s，所取暂态电流行波的时窗为0.01s（500个采样点）。牵引变电所3出口处检测得到的暂态电流行波如图2.10所示。0100200300400500-2-1.5-1-0.500.511.5x104X:104Y:37.25采样点/个幅值/A0100200300400500-1.5-1-0.500.511.52x104X:104Y:-37.25采样点/个幅值/A（a）X相故障电流行波（b）Y相故障电流行波图2.10距离牵引变电所25km处发生雷击故障时X相、Y相的暂态电流行波图2.10（a）为牵引网发生雷击故障时X相的故障电流行波，图2.10（b）为牵引网发生雷击故障时Y相的故障电流行波，可以看出X相电流和Y相电流方向相反，但电流走势与幅值基本相同，发生雷击后的电流幅值都远大于正常运行时的电流幅值，且绝缘子发生闪络后会出现接地故障的暂态特征。根据式（2-2）可以计算出解耦后的电流行波线模分量和零模分量，如图2.11所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石济客运专线并行京沪高速铁路桥梁工程沉降自动化监测[J]. 高永强. 高速铁路技术. 2019(02)
[2]基于时间价值的中国高速轨道交通发展时机研究[J]. 林晓言. 北京交通大学学报(社会科学版). 2019(02)
[3]兰新客专高速列车转向架蛇行运动稳定性及影响研究[J]. 王安国,杨梁崇,屈升. 铁道机车车辆. 2019(01)
[4]武广高速铁路跨线列车运输组织模式优化研究[J]. 彭文高. 铁道运输与经济. 2018(12)
[5]基于SWOT-PEST模型的铁路零散白货发展对策研究[J]. 李琨浩. 产业与科技论坛. 2018(23)
[6]中国高速铁路发展趋势分析[J]. 陈泳文. 绿色环保建材. 2018(11)
[7]基于支持向量机的接触网故障识别方法研究[J]. 黄一鸣,袁天辰,杨俭. 计算机仿真. 2018(11)
[8]基于MEEMD和GA-SVM的列车车轮多边形故障识别方法[J]. 陈博,陈光雄. 噪声与振动控制. 2018(03)
[9]基于排列熵与IFOA-RVM的汽轮机转子故障诊断[J]. 石志标,陈斐,曹丽华. 振动与冲击. 2018(05)
[10]基于排列熵的泵站压力管道运行状态监测[J]. 张建伟,马晓君,侯鸽,王立彬. 振动.测试与诊断. 2018(01)
博士论文
[1]基于电流行波的输电线路雷击识别和故障定位方法研究[D]. 高艳丰.华北电力大学(北京) 2016
[2]基于神经网络的铁路道岔故障智能诊断研究[D]. 张凯.长安大学 2016
[3]热学中的势能(火积)及其应用[D]. 吴晶.清华大学 2009
硕士论文
[1]模式分类中概率神经网络算法的研究[D]. 闫雄.吉林大学 2018
[2]基于VMD的贯通式同相牵引直接供电系统牵引网行波保护研究[D]. 魏雄飞.昆明理工大学 2018
[3]基于电流行波的输电线路故障定位方法研究[D]. 王力栋.山西大学 2017
[4]基于MEEMD的电机轴承故障诊断研究[D]. 王庆.东北石油大学 2017
[5]贯通式同相牵引供电系统故障识别研究[D]. 黄钰淇.昆明理工大学 2017
[6]城市轨道交通直流供电系统故障建模与保护仿真系统开发[D]. 柴段鲲.北京交通大学 2017
[7]基于奇异值分解算法的全并联AT供电系统的故障测距研究[D]. 段启凡.兰州交通大学 2016
[8]城市轨道交通供电理实一体软件设计与开发[D]. 尚俊霞.天津大学 2015
[9]同相供电系统综合技术经济性研究[D]. 李超.西南交通大学 2014
[10]基于激光循迹与PLC控制的自动导引车控制系统研究[D]. 毕超.石家庄铁道大学 2014
本文编号：3141677
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