[發明專利]城市軌道交通牽引系統短路保護分析方法及短路試驗方法

有效

• 申請號: 202110228553.2
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN112949062B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 王婷婷;曹虎;孫國斌;張喆續;韓冰;陳晉衡;張潤澤
• 申請（專利權）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 徐艷艷

1.一種城市軌道交通牽引系統短路保護分析方法，其特征在于，所述短路保護分析方法包括以下步驟：

短路故障建模步驟：根據短路故障時系統的主電路，在仿真環境下搭建其等效電路模型；

短路工況設置步驟：根據短路故障時影響短路電流的參數設置不同的短路工況，其中，短路故障時影響短路電流的參數包括兩個牽引變電所模型的供電模式、車輛模型所在位置以及模擬短路點模塊的位置；所述供電模式包括雙邊供電模式和單邊供電模式，雙邊供電模式時兩個牽引變電所模型都接入等效電路模型中，單邊供電模式時需刪掉一個牽引變電所模型；所述車輛模型所在位置包括短路故障時近端短路以及遠端短路；通過所述模擬短路點模塊的位置將車輛上的短路故障分為濾波電抗器前短路和濾波電抗器后短路；

測量設置步驟：根據供電系統側保護和車載保護的各級保護裝置的動作特性確定電氣測量量的選取以及測量點位置，其中，供電系統側保護主保護類型包括大電流脫扣保護和電流上升率保護，在牽引變電所模型的出線側選取電流以及電流變化率作為測量量；車載保護的保護裝置包括車載熔斷器和車載高速斷路器，在車載熔斷器的進線側選取電流以及電流的平方對時間的積分值作為測量量，在高速斷路器進線側選取電流作為測量量；

短路仿真分析步驟：根據所述短路工況設置所述等效電路模型的參數后，根據牽引供電系統電氣參數及短路工況參數通過等效電路模型進行仿真，獲得短路電流波形；

動作時序計算步驟：根據所述短路電流波形以及保護裝置的整定值計算各級保護的動作時間；

仿真結果輸出步驟：根據所述短路電流波形及所述動作時間輸出具有保護動作時序的仿真結果。

2.如權利要求1所述的城市軌道交通牽引系統短路保護分析方法，其特征在于，所述等效電路模型包括兩個牽引變電所模型以及兩個所述牽引變電所模型之間的線路等效阻抗模型和車輛模型。

3.如權利要求2所述的城市軌道交通牽引系統短路保護分析方法，其特征在于，所述短路故障建模步驟包括：

牽引變電所模型搭建步驟：所述牽引變電所模型包括系統等效電源、牽引變壓器、整流器和電纜等效阻抗；

線路等效阻抗模型：其包括牽引網等效阻抗、鋼軌等效阻抗以及鋼軌的對地阻抗；

車輛模型：其包括車輛電纜等效阻抗、濾波電抗器、支撐電容及模擬短路點模塊。

4.如權利要求3所述的城市軌道交通牽引系統短路保護分析方法，其特征在于，所述牽引變電所模型基于實際的電源參數、短路容量、牽引變壓器的參數及結構、整流器和電纜等效阻抗的電氣參數進行建模；所述鋼軌的對地阻抗按實際測量值設定；所述模擬短路點模塊由用門信號控制的斷路器組成。

5.如權利要求1所述的城市軌道交通牽引系統短路保護分析方法，其特征在于，所述雙邊供電模式下，近端短路即車輛模型與一個牽引變電所模型的距離近似為零，其與另一個牽引變電所模型的距離等于兩牽引變電所模型之間的供電區間線路長度，遠端短路即車輛模型與一個牽引變電所模型的距離和與另一個牽引變電所模型的距離相等；所述單邊供電模式下，近端短路即車輛模型與所供電的牽引變電所模型的距離近似為零，遠端短路即車輛模型距離所供電的牽引變電所模型的距離等于供電區間線路長度。

6.一種短路試驗方法，用于軌道交通牽引系統，其特征在于，所述短路試驗方法包括以下步驟：

試驗準備步驟：選擇試驗區段，根據短路保護分析方法獲得的仿真結果對牽引變電所、牽引網、試驗車輛以及各級保護裝置進行選型和參數設置，并根據所述仿真結果預估各種短路工況對牽引系統造成的影響選擇試驗短路工況，所述短路保護分析方法為權利要求1~5任一項所述的城市軌道交通牽引系統短路保護分析方法；

試驗工裝的安裝接線步驟：直流網斷電，完成試驗測試設備與短路合閘工裝的安裝及接線；

牽引系統運行步驟：直流網供電，確保輔助電源系統正常工作，充電機工作，牽引系統支撐電容充電，牽引逆變器脈沖封鎖；

短路試驗步驟：合短路合閘工裝中的短路合閘高速斷路器，并確認各保護裝置動作情況，記錄試驗數據；

試驗完成步驟:直流網斷電，檢查各保護裝置狀況，撤除短路合閘試驗工裝與試驗測試設備，將試驗車輛和所述牽引變電所恢復至正常工作狀態，然后恢復供電。