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数学形态学在牵引供电继电保护中的应用
| 论文题名： | 数学形态学在牵引供电继电保护中的应用 |
| 关键词： | 电气化铁路;牵引供电系统;继电保护;数学形态学 |
| 摘要： | 随着我国电气化铁路的发展，牵引供电系统的的安全性、可靠性要求得到很大的提高。以我国电气化铁路牵引供电系统为研究对象，从理论上系统研究牵引供电系统保护原理具有重要的意义。同时，电气化铁路牵引供电系统保护误动和拒动的现象时有发生，高速铁路一旦故障，要求动作时限越快越好，以减少对电气设备的损坏。需要运用新的算法，在既有保护动作时限的基础上，减少保护动作时间，目的是快速识别故障，使保护高速动作，更加满足继电保护的速动性要求。 数学形态学是继小波分析后又一个新型的数字信号处理工具，是几何形态分析和描述的有力工具。与其他算法最大的不同表现在，数学形态学对信号波形分析处理完全在时域中进行，处理只取决于信号的局部特征，而且形态变换只包含加、减和比较运算。因此，数学形态学计算简单，时延小，在继电保护领域具有良好的应用前景。 首先，本文介绍了牵引供电系统及保护配置。主要介绍了牵引供电系统的组成、供电方式、接线形式。分析了牵引负荷的特点，以及负荷对牵引供电系统产生的影响。阐述了变压器保护配置和馈线保护配置，分析了各种保护的原理。这些为牵引供电继电保护相关问题的探讨提供了理论基础。然后，论文详细介绍了数学形态学的基本理论，阐述了将形态学用于边缘检测可以提取图像中的细节信息。结合实际中牵引变压器装置录波以及建模仿真得到的波形，根据经形态学处理后的波形的特点，提出识别判据。另外，通过提取出的电压与电流突变的时刻，验证了低电压保护中电压的降低伴随有电流的突然增大，实现了对电压、电流突变的边缘检测。 其次，本文阐述了电流纵联差动保护的基本原理，引出变压器保护的关键问题是如何正确识别励磁涌流和内部故障电流。根据数学形态梯度提取的电流波形特征，对变压器励磁涌流与故障电流进行识别。首先利用形态学提取出波形的波峰和波谷点，识别出非对称性涌流。然后通过形态梯度变换后的内部故障电流与对称性涌流波形面积的比较，识别出励磁涌流和故障电流。 最后，针对牵引变压器差动保护由于CT暂态饱和出现误动，通过制动电流与差动电流变化量的比较，从而得出异步法不能有效地识别出此次区外故障。阐述了基于时差法的差动保护原理，相电流发生突变到差流出现之间的时间差可以用来识别内外部故障。根据形态学检测出故障发生时刻和差动电流的产生时刻，通过两者的比较，可以使差动保护有效闭锁，从而解决了CT饱和引起的牵引变压器差动保护误动作问题。 |
| 作者： | 刘坤 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 王牣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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