[發明專利]一種柔性牽引供電系統及其故障方向判斷方法

有效

• 申請號: 202111573353.7
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114498575B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 何曉瓊;黃通躍;韓鵬程;曾理;劉育陽;高仕斌
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J3/38;G01R31/08;B60M3/00
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 代維凡

1.一種柔性牽引供電系統的故障方向判斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：在柔性牽引供電系統中，確定故障發生時的死區故障段和非死區故障段；

S2：分別在死區故障段和非死區故障段確定柔性牽引供電系統的故障方向；

執行故障方向判斷方法的柔性牽引供電系統包括第一柔性牽引變電所和第二柔性牽引變電所；所述第一柔性牽引變電所包括第一既有系統牽引變壓器、第一柔性牽引變壓器、第一母線、斷路器QF1-QF2、斷路器QF5、斷路器QF7和斷路器QF9；所述第二柔性牽引變電所包括第二既有系統牽引變壓器、第二柔性牽引變壓器、第二母線、斷路器QF3-QF4、斷路器QF6、斷路器QF8和斷路器QF10；

所述第一既有系統牽引變壓器通過斷路器QF1-QF2與第一母線連接；所述第二既有系統牽引變壓器通過斷路器QF3-QF4與第二母線連接，所述第一母線和第二母線分別通過斷路器QF7和斷路器QF8連接至牽引網；

所述第一柔性牽引變壓器通過斷路器QF5與第一母線連接；所述第二柔性牽引變壓器通過斷路器QF6與第二母線連接；所述第一母線和第二母線分別通過斷路器QF9和斷路器QF10連接至牽引網；

所述步驟S1中，確定死區故障段和非死區故障段的具體方法為：將母線與牽引網中接觸網的饋電線之間的饋線斷路器保護安裝處電壓U_m與功率方向元件電壓死區最大電壓值U_S1進行比較，并將斷路器保護安裝處電壓U_m大于功率方向元件電壓死區最大電壓值U_S1的區域作為非死區故障段，將斷路器保護安裝處電壓U_m小于或等于功率方向元件電壓死區最大電壓值U_S1的區域作為死區故障段；

所述步驟S2中，確定第一柔性變電所的故障方向的具體方法為：測量饋線處斷路器QF9保護安裝處電流I_m1，分別計算饋線處斷路器QF9上端G₁處短路故障時和下端G₂處短路故障時對應的饋線斷路器QF9保護安裝處的上端電流I₁和下端電流I₂，并在躲過上端電流I₁且不大于下端電流I₂的范圍內，進行整定，得到電流整定值I_set1，其中，上端電流I₁和下端電流I₂的計算公式分別為：

式中，E₂為第二柔性牽引變電所系統等值電勢，Z_S2為第二柔性牽引變電所QF6背側系統阻抗，Z_L1為第二柔性牽引變電所QF6到G₁處的線路阻抗，E₁為第一柔性牽引變電所系統等值電勢，Z_S1為第二柔性牽引變電所QF5背側系統阻抗，Z_L2為第一柔性牽引變電所QF5到G₂處的線路阻抗，G₁和G₂點分別為饋線QF9保護安裝處近端上下側的兩個點；

若饋線處斷路器QF9保護安裝處電流I_m1小于電流整定值I_set1，則故障方向為反方向，若斷路器保護安裝處電流值I_m1大于或等于電流整定值I_set1，則故障方向為正方向，其中，饋線處斷路器QF9下端G₂側故障為正方向故障，饋線處斷路器QF9上端G₁側故障為反方向故障；

確定第二柔性變電所的故障方向的具體方法為：測量饋線處斷路器QF10保護安裝處電流I_m2，分別計算饋線處斷路器QF10上端G₃處短路故障時和下端G₄處短路故障時對應的饋線斷路器QF10保護安裝處的上端電流I₃和下端電流I₄，并在躲過上端電流I₃且不大于下端電流I₄的范圍內，進行整定，得到電流整定值I_set2，其中，上端電流I₃和下端電流I₄的計算公式分別為：

式中，Z_S2為第二柔性牽引變電所QF6背側系統阻抗，Z_L4為第二柔性牽引變電所QF6到G₄處的線路阻抗，Z_L3為第一柔性牽引變電所QF5到G₃處的線路阻抗，G₃和G₄點分別為饋線QF10保護安裝處近端上下側的兩個點；

若饋線處斷路器QF10保護安裝處電流I_m2小于電流整定值I_set2，則故障方向為反方向，若斷路器保護安裝處電流值I_m2大于或等于電流整定值I_set2，則故障方向為正方向，其中，饋線處斷路器QF10下端G₄側故障為正方向故障，饋線處斷路器QF9上端G₃側故障為反方向故障；

所述步驟S2中，在非死區故障段中確定第一柔性變電所和第二柔性變電所的故障方向判斷方法相同，具體為：測量饋線處斷路器QF9和QF10保護安裝處電壓和電流，根據線路阻抗角選取最大靈敏角，根據最大靈敏角對測量電壓進行移相，若移相后電壓與電流之間的相位差絕對值小于90°，則故障方向為正方向，若移相后電壓與電流之間的相位差絕對值大于或等于90°，則故障方向為負方向。