全并联AT牵引网故障测距方法优化研究

【摘要】：全并联AT(Autotransformer)牵引供电系统以其传输功率大、电压损失低、供电距离长等优点而被广泛的应用在高速铁路供电系统中。其相对复杂的供电结构使得相比较于其他供电方式而言更易于发生各种故障,而其中尤其是短路故障的发生频率最高。为了满足牵引供电系统安全、可靠、经济运行的要求,一旦发生故障后应迅速对故障进行定位,降低因为供电系统停电而带来的安全隐患。因此,在全并联AT牵引网发生故障后,进行准确的故障定位就显得至关重要。首先,本文对全并联AT牵引供电网的结构进行介绍,将牵引变电所、AT所、分区所处存在的抗雷线圈和供电线考虑进故障测距中。利用广义对称分量法对全并联AT牵引供电系统故障加以分析,根据不同故障类型对应的边界条件得出相应的序网络图。通过求解出不同故障的序网络图,得到了全并联AT牵引网的修正测距公式。其次,由于行波法故障测距在电力系统中的成熟应用,将其应用于牵引供电系统的故障测距中。对牵引供电系统应用行波法测距进行理论可行性分析,因为牵引网不是平衡输电线路,根据电压波动方程得出牵引网的相模变换。考虑到牵引网的复杂结构,本文选择双端电压行波测距法。并在电磁暂态专用仿真软件PSCAD/EMTDC中仿真验证了AT自耦变对行波传播过程的影响。再次,利用数字信号处理方法对行波波头到达两侧测量点的时刻进行标定,本文选择改进的希尔伯特-黄对行波信号加以处理,并在此基础之上得到了架空-电缆线路的故障区段判别式,根据对应的故障区段利用双端行波法得到故障测距结果。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建含有抗雷线圈、供电电缆的全并联AT牵引网模型,分别仿真验证了修正的测距算法和行波法测距的有效性。并针对两种测距算法各自的优缺点,对两种算法进行组合得到了优化的全并联AT牵引网故障测距。