高速铁路同相供电保护方案研究

论文摘要

同相供电系统由于采用平衡变换装置,可以消除系统不平衡,滤除谐波并补偿无功,使变化剧烈、含有大量谐波、低功率因数的不对称单相牵引负荷,对电力系统而言仅相当于一个纯阻性的三相对称负荷。其一次侧不再换相连接,牵引侧各供电臂电压相同,从而可以取消电分相,从根本上解决因电分相的存在而带来的一系列问题。作为同相供电的重要组成部分,保护的配置至关重要。同相供电后,牵引网的电流、电压分布发生变化,原有的保护配置对同相供电系统不再完全适用。因此研究同相供电的特点,利用各种现代技术,配置适用的同相供电保护方案对于高速、重载的铁路运输的高效、安全、可靠运行具有非常重要的作用。本文首先通过对同相AT牵引供电系统负荷电流和故障电流特点的分析,提出了一种采用全并联AT的双边供电(或多电源供电)的牵引网供电方式,并对所提出的牵引网供电方式的电能损失及故障越区时的电压降与现有的AT分区所并联的单边供电系统进行了比较。对全并联AT双边供电(或多电源供电)的供电臂保护控制方案逻辑、流程进行了分析,对其与常规供电方式的相互转换进行了研究。其次,本文分析了大负荷突增、馈线短路对平衡变换装置的影响,对平衡变换装置本身的预防保护进行了研究并进行Matlab/Simulink仿真验证。之后分析了平衡变换装置撤出运行对系统电能质量的影响,提出了平衡变换装置的平衡变换性能检测保护。最后,本文详细分析了全并联AT双边同相供电系统牵引网各种短路故障情况,通过数学方法,得出了各种故障情况下的牵引网阻抗及短路电流分布规律,并与单边全并联AT供电进行了比较。以此为基础,综合各个方面的因素,提出了全并联双边供电(或多电源供电)的牵引网保护配置方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 同相供电研究的意义
• 1.1.2 同相供电保护研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 同相供电方案的研究现状
• 1.2.2 高速铁路继电保护研究现状
• 1.2.3 高速铁路同相供电保护研究现状
• 1.3 本文所做工作
• 第2章 同相AT牵引供电系统
• 2.1 原AT牵引供电系统的结构及存在问题
• 2.2 同相AT牵引供电系统的总体结构
• 2.3 同相AT牵引变电所的构建
• 2.3.1 基于"V"型变压器的同相AT牵引供电系统
• 2.3.2 基于YN,d11接线变压器的同相AT牵引供电系统
• 2.3.3 基于Scott接线变压器的同相AT牵引供电系统
• 2.3.4 基于三相变四相变压器的同相AT牵引供电系统
• 2.4 平衡变换装置的结构及原理
• 2.4.1 平衡变换装置的基本结构
• 2.4.2 平衡变换装置的原理
• 第3章 同相AT牵引网供电方式
• 3.1 全并联AT双边供电（或多电源供电）的牵引网供电方式
• 3.1.1 全并联AT供电
• 3.1.2 双边供电
• 3.1.3 采用全并联AT的双边供电（或多电源供电）
• 3.2 全并联AT双边供电（或多电源供电）与传统供电方式电能损失比较
• 3.2.1 正常运行时电能损失比较
• 3.2.2 故障越区时电压降比较
• 3.3 全并联AT双边供电（或多电源供电）与常规供电方式的相互转化
• 第4章 平衡变换装置的保护措施
• 4.1 正常运行情况下的平衡变换过程及仿真
• 4.2 大负荷突增或系统短路故障对平衡变换装置的影响
• 4.2.1 接入系统的大负荷突增
• 4.2.2 系统发生短路故障
• 4.2.3 系统过流时平衡变换装置电流电压情况
• 4.3 平衡变换装置保护的设置
• 4.3.1 平衡变换装置正常运行条件下的预防保护
• 4.3.2 系统异常和故障情况下的保护
• 4.4 平衡变换装置撤出运行对系统的影响
• 4.5 平衡变换装置平衡变换性能的检测保护
• 第5章 同相AT供电系统保护配置
• 5.1 同相AT供电系统牵引负荷的特点
• 5.2 同相AT供电系统短路阻抗特性分析
• 5.2.1 T-R（接触线—钢轨）短路故障
• 5.2.2 F-R（正馈线—钢轨）短路故障
• 5.2.3 T-F（接触线—正馈线）短路故障
• 5.2.4 双边供电的短路阻抗与单边供电的全并联短路阻抗比较
• 5.3 馈线保护总体配置
• 5.3.1 馈线保护安装的位置
• 5.3.2 馈线保护的总体配置
• 5.4 变电所的保护配置
• 5.4.1 自适应二段距离保护
• 5.4.2 电流增量保护
• 5.5 分区所和AT所的保护配置
• 5.5.1 双边供电连接断路器的保护配置
• 5.5.2 上下行并联断路器的保护配置
• 5.6 不同运行方式下的可切换保护
• 5.7 母线保护
• 5.8 变压器保护
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文