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原文传递高速铁路牵引供电系统继电保护研究

论文题名：	高速铁路牵引供电系统继电保护研究
关键词：	高速铁路动车组;牵引供电系统;继电保护;安全运行
摘要：	牵引供电系统是高速铁路动车组的动力源泉，继电保护是牵引供电系统向动车组安全可靠供电的关键。由于系统结构、供电方式、用电负荷的不同，牵引供电系统继电保护原理与电力系统有很大差别;由于采用了仝并联AT供电方式、V/x接线变压器等新型供电技术和动车组牵引负荷，高速铁路牵引供电系统的故障特点和负荷特点也与普速铁路有很大的不同。在我国高速铁路运营里程快速增加、高速铁路技术走出国门的背景下，研究高速铁路牵引供电系统的相关问题，对其继电保护原理与配置展开持续深入的专门研究非常必要，具有重要的现实意义和社会经济价值。本文的主要工作如下: 　　研究了以供电臂为单元的快速联跳保护。由于采用全并联AT供电方式，在牵引网发生故障时上、下行供电臂都会跳闸，不满足继电保护的选择性和速动性。通过推导全并联AT供电方式下变电所、AT所和分区所各处的短路电流和短路阻抗表达式，发现了各处保护测得的电流和阻抗的大小或方向能够用以识别靠近它们的故障。在此基础上分别提出了基于电流特征和阻抗特征的供电臂联跳方案，并给出了各判据的整定计算公式。仿真结果表明，在牵引网任一位置发生各种类型故障时，故障供电臂上的保护至少有一个能动作并联跳同一供电臂上的其它保护，而非故障供电臂上的保护全部可靠不动作，能够持续正常供电。　　研究了牵引变压器后备距离保护和过负荷保护。分析了系统内阻抗、牵引变压器阻抗对牵引网发生故障时母线电压的影响，指出由于220kV电源和大容量牵引变压器的采用，使得高速铁路变压器低压启动过电流保护无法可靠作为牵引网的后备保护，提出了将距离保护用作变压器的后备保护并给出了保护配置和整定计算原则。由于高、低压侧电压电流存在相位旋转，常规的相间阻抗和相地阻抗无法正确反映Scott变压器保护安装处到故障点的阻抗。在分析互感器接线对测量阻抗的影响的基础上，构建了适用于Scott变压器的后备保护阻抗继电器。仿真结果表明，变压器高低压侧测量阻抗在短路故障时和负荷工况下有明显区分，验证了距离后备保护的有效性。针对牵引变压器的过负荷要求和牵引负荷的变化特点，分析了定时限和反时限过电流保护用作牵引变压器过负荷保护的不足，利用GB1094.7-2008“油浸式电力变压器负载导则”给出的热点微分计算模型，提出了基于热模型的过负荷保护。仿真结果表明，在牵引负荷频繁波动的条件下，热模型的过负荷保护能更直观地反映变压器的过负荷状态。　　研究了牵引供电系统互感器断线判据。牵引供电系统为单相供电系统，无法采用电力系统常用的基于序分量的互感器断线判据。分析了变电所和分区所电压电流与牵引网故障位置的关系，指出了既有电压互感器断线判据会存在误判的情况，并可能导致保护末端并联供电方式和全并联AT供电方式的相关保护拒动。根据故障时电压和电流变化存在同步性的特点，提出了电压互感器断线和电流互感器断线判据。仿真结果表明，所提判据可以准确判别互感器断线。　　研究了供电臂联跳保护在中南通道数字化牵引变电所系统中的应用。针对全并联AT供电牵引网存在的正常供电和越区供电运行方式，提出了差异化的保护配置和整定计算原则，完成了基于RTDS的联跳保护动模测试。
作者：	刘淑萍
专业：	电力系统及其自动化
导师：	高仕斌
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文