牵引变压器保护装置开发及理论研究

论文摘要

牵引变压器对牵引供电系统来说至关重要,它的安全稳定直接影响着电气化铁道系统的正常运行。高速电气化铁路的飞速发展,迫切需要功能更强、性能更好的自动化装置。因此,研制适合我国铁路的微机继电保护装置,具有积极的意义。本文的主要工作就是开发电气化铁路牵引变压器保护装置并进行相关的仿真和原理研究。首先,论文综述了牵引供电系统的结构、供电方式及电气特征。介绍了各种牵引变压器的接线方式及差流计算。重点研究了阻抗匹配平衡变压器的差动保护原理及差动电流的具体推导过程。其次,论文研究了牵引变压器主保护和后备保护的原理及配置,在新型微机保护平台上实现了变压器差动保护和后备保护的功能,并用485串口和以太网两种通信方式实现了Modbus规约和IEC60870-5-103规约在保护装置中的通信功能。然后,论文以阻抗匹配平衡变压器的差动主保护为例,借助MATLAB的simulink工具,搭建了故障仿真平台,模拟了牵引变正常运行、外部和内部故障的各种运行方式下差动保护的动作情况。在验证了保护原理的正确性的前提下,也为保护装置的开发提供了一种新的验证思路。最后,论文以三相双绕组变压器为例提出了变压器匝间短路的负序损耗比率诊断理论,并将无线传感器网络应用其中,为变压器匝间短路的保护提供了一种新的思路,这种思路同样适用于电力牵引变压器保护。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本课题的目的和意义
• 1.3 国内外电力牵引变压器保护的发展现状
• 1.4 本文的主要工作及章节安排
• 2 牵引变压器保护原理
• 2.1 牵引供电系统概述
• 2.2 各种牵引变压器接线方式及差流计算
• 2.3 阻抗匹配平衡变压器的差动保护
• 2.4 本章小结
• 3 牵引变压器保护单元的设计与实现
• 3.1 硬件平台的设计
• 3.2 牵引变压器保护配置
• 3.3 软件设计方案
• 3.4 本章小结
• 4 阻抗匹配平衡变压器差动保护仿真
• 4.1 引言
• 4.2 模块搭建
• 4.3 平衡变压器差动保护仿真分析
• 4.4 本章小结
• 5 基于无线传感网的变压器匝间短路故障诊断
• 5.1 引言
• 5.2 无线自组传感网
• 5.3 变压器匝间短路分析及在线检测原理
• 5.4 无线自组传感器网络在变压器匝间故障诊断中的应用
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 下一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文目录