[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

本發明公開了一種柔性牽引供電系統及其故障方向判斷方法，其系統包括第一柔性牽引變電所和第二柔性牽引變電所；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；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。根據本發明的柔性牽引供電系統及其故障方向判斷方法，可準確判斷饋線處故障發生方向，無故障方向判斷死區，從而可增加保護的可靠性，簡化保護配置，系統可解決既有牽引供電系統中存在的無功、負序和諧波等電能質量問題。

技術領域

本發明屬于牽引供電系統繼電保護技術領域，具體涉及一種柔性牽引供電系統及其故障方向判斷方法。

背景技術

目前，世界上諸多國家的既有電氣化鐵路牽引供電系統基本均采取三相-兩相(異相)供電模式。變電所經牽引變壓器從三相電網取電降壓后分兩供電臂輸出，為牽引網供電。由于供電臂電壓相位、幅值和頻率難以完全一致，因此各供電臂間需設置電分相，且既有牽引供電系統存在電能質量較低、供電能力較差的問題。

柔性牽引供電系統由兩個柔性牽引變壓器實現柔性牽引變電所之間的貫通供電。在貫通供電區段其采用一種雙端電源供電的供電方式，在此供電方式下，需對牽引網故障時的故障方向進行檢測，以實現故障的快速可靠切除與隔離。但目前廣泛使用的功率方向元件在保護安裝處金屬性短路時由于測量電壓U_m太小無法形成比較方波，從而無法與電流進行相位比較，存在方向死區，90°接線方式也無法在單相牽引網中使用，而基于故障分量來檢測的故障分量方向元件因為柔性牽引供電系統采用電力電子變換器，其系統阻抗的幅值相位變化范圍太大，會導致故障方向判斷錯誤，降低保護的可靠性。為提高柔性牽引供電系統的安全性和可靠性，研究一種適用于柔性牽引供電系統的故障方向判斷方法是非常有必要的。

發明內容

本發明為了上述問題，提出了一種柔性牽引供電系統及其故障方向判斷方法。

本發明的技術方案是：一種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；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；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；

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；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，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；

第一柔性牽引變壓器通過斷路器QF5與第一母線連接；第二柔性牽引變壓器通過斷路器QF6與第二母線連接；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。

第一既有系統牽引變壓器與第二既有系統牽引變壓器為現有鐵路所使用的牽引變壓器，第一柔性牽引變壓器與第二柔性牽引變壓器采用電力電子變換器實現三相-單相變換給牽引網供電。

本發明的有益效果是：根據本發明的柔性牽引供電系統，可準確判斷饋線處故障發生方向，無故障方向判斷死區，從而可增加保護的可靠性，簡化保護配置，可解決既有牽引供電系統中存在的無功、負序和諧波等電能質量問題。

基于以上系統，本發明還提出一種柔性牽引供電系統的故障方向判斷方法，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。