矿井刚性悬挂直流牵引供电系统漏电检测方法研究

发布时间：2017-10-16 14:07

  本文关键词：矿井刚性悬挂直流牵引供电系统漏电检测方法研究

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【摘要】：近几年,为了提高煤矿辅助运输系统的运输效率,解决传统燃油车动力不足,空气污染等问题,神华神东煤炭集团公司在其新开煤矿的运输系统中创新性地引入了无轨电车的形式,并采用了特型刚性悬挂接触网系统。由于潮湿的空气、粉尘等因素,在刚性悬挂接触网系统中的联系绝缘子上会存在泄漏电流,影响牵引供电系统的安全稳定运行,因此对泄漏电流的检测是矿井辅助运输系统中必须要考虑的问题。然而传统的漏电检测方法不但存在结构复杂、母线对地电压偏离度过大等问题,而且针对煤矿井下这一全新的应用背景,在使用中也存在较大的局限性。针对上诉问题,本文提出了一种基于补偿切换电桥法的漏电检测新方法。首先,确定了漏电检测方法的总体方案并分析了检测原理,在分析直流系统漏电故障类型的基础上确定了各种故障的判定方法。从降低母线对地电压偏离度与提高检测灵敏度的角度出发,建立了平衡桥臂电阻与切换桥臂电阻阻值选择的理论模型,通过对这两组测量电阻阻值、功率与精度的合理选型,保证了母线对地电压偏离度满足应用需要。同时,推导出了在正泄漏与负泄漏状态下母线对地绝缘电阻与泄漏电流的计算模型,并分析了漏电流出现最大值的时刻。其次,利用MATLAB/SIMULINK构建了轨道交通直流牵引供电系统24脉波整流机组的仿真模型。在此基础上进行了直流牵引供电系统漏电故障与漏电检测方法的仿真研究,并利用GUI设计了监控界面实现了联合仿真。仿真结果表明:本文提出的漏电检测方法能准确地响应直流牵引供电系统中的不同泄漏故障,对绝缘电阻与泄漏电流的检测误差不超过1%,在理论上满足应用需要。通过进一步仿真研究发现电力机车的干扰是影响检测精度的主要原因。再次,研制了直流牵引供电系统漏电检测方法的实验系统,其硬件电路主要包括信号调理电路、线性光耦隔离电路、数模转换电路等,给出了各主要元器件与电阻的选择依据,并进行了硬件抗干扰设计。下位机软件程序中实现了信号的采样与处理、通讯及显示报警等功能。同时利用C#语言完成了实验样机上位机软件的设计。实现了人机交互界,多路数据的实时监测、存储及查询等功能。最后,通过拟合实验校正了实验系统的正负母线对地电压采样精度,拟合结果表明:电压采样单元的测量误差小于0.5%,满足设计要求。同时搭建了实验测试平台模拟了直流牵引供电系统的各种泄漏故障。通过实验研究发现:实验系统在不同绝缘泄漏状态下的检测误差均小于1%,且能对各种故障进行实时响应,检测过程中的电压偏离度也小于12.5%。监控系统的各功能运行正常,整体性能良好。
【关键词】：刚性悬挂接触网 牵引供电系统 漏电检测 切换电桥 电压偏离度
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD634
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 变量注释表16-18
• 1 绪论18-25
• 1.1 选题背景和意义18-19
• 1.2 国内外研究现状19-23
• 1.3 目前存在的问题23
• 1.4 主要研究内容及目标23-25
• 2 直流牵引供电系统漏电检测方法分析25-35
• 2.1 方案总体设计25-26
• 2.2 漏电检测方法原理分析26-28
• 2.3 测量电阻计算模型的建立28-33
• 2.4 绝缘电阻与漏电流计算模型的建立33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 直流牵引供电系统漏电故障仿真35-55
• 3.1 轨道交通直流牵引供电系统35-40
• 3.2 整流机组仿真模型40-45
• 3.3 直流牵引供电系统漏电故障模型45-50
• 3.4 仿真结果分析50-54
• 3.5 本章小结54-55
• 4 漏电检测方法实验系统设计55-75
• 4.1 硬件设计55-65
• 4.2 硬件抗干扰设计65-68
• 4.3 软件设计68-74
• 4.4 本章小结74-75
• 5 实验测试75-86
• 5.1 实验系统组成75-76
• 5.2 电压拟合实验76-79
• 5.3 漏电检测系统实验测试79-85
• 5.4 本章小结85-86
• 6 总结和展望86-88
• 6.1 总结86-87
• 6.2 展望87-88
• 参考文献88-94
• 作者简历94-96
• 学位论文数据集96

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本文编号：1043088