[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

本發明提出一種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。所述分析方法包括如下步驟：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；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；根據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；根據所述短路工況設置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；根據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，并輸出具有保護動作時序的仿真結果。本發明能夠在仿真和試驗環境下模擬各工況的短路故障，測量短路電流，計算各保護動作時序，并校驗牽引系統設計的合理性。

技術領域

本發明屬于軌道交通牽引供電技術領域，尤其涉及一種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。

背景技術

城市軌道交通牽引供電系統中最常見的故障是直流側短路故障，短路故障發生時，系統會通過配置繼電保護裝置來切除該故障，最大程度保障列車運行不受影響。城市軌道交通系統繼電保護分網側和車載保護，網側保護主要由安裝在各牽引變電所的斷路器和微機綜保組成，車載保護通常包括車載高速斷路器和熔斷器。

然而，現有的牽引供電系統的繼電保護和車載保護裝置參數獨立設計，極容易導致保護裝置發生越級動作，即發生在列車上的短路故障，本應由車載保護裝置切除，實際卻導致網側保護裝置同時動作，致使故障范圍由車輛本身擴大到輸電線路和牽引變電所，影響正常供電和該段線路上其他車輛正常運行。因此，要實現城市軌道交通牽引供電系統和列車牽引系統的安全性和可靠性，就必須保證繼電保護的可靠性和靈敏性。牽引供電系統和列車牽引系統短路故障建模仿真分析是牽引系統設備選型以及繼電保護整定所必須具備的基本條件。

目前，針對城軌短路故障的研究多在供電系統側，缺少牽引系統側的系統分析、仿真及試驗方法。因此，亟需提供一種短路故障保護建模仿真以及短路試驗方法，其將牽引系統作為用電側研究短路故障保護，對供電側與用電側聯合分析，在仿真以及試驗環境下模擬不同工況下車輛發生短路故障時的短路電流，并以此計算車側和網側保護裝置的動作時序，檢驗城軌牽引系統短路保護裝置設計選型的合理性和供電系統保護整定值的合理性，從而保證軌道交通牽引供電系統的安全性和可靠性。

發明內容

本發明針對上述技術問題，提出一種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，首先在仿真環境下模擬各種工況的車輛短路故障，測量短路電流，并以此計算城軌牽引系統和供電系統保護裝置動作時序，校驗保護裝置動作的有效性和準確性；然后在試驗環境下參考仿真結果進行短路試驗，用以驗證仿真結果，校驗其準確性，完成相關標準要求的型式試驗，驗證牽引系統設計的合理性，牽引供電系統繼電保護整定的合理性，若線路運行期間發生故障可做輔助分析。

為了實現上述目的，本發明提供一種城市軌道交通牽引系統短路保護分析方法，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；

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；

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。

作為優選地，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。

作為優選地，所述短路故障建模步驟包括：