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多车直流牵引供电系统继电保护研究

作　者: 王渤
导　师: 吴军基
学　校: 南京理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 多车直流牵引供电系统继电保护
分类号: TM922.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

轨道交通是未来城市交通系统发展的重要方向。公共交通的安全性是衡量整个系统的首要因素,因此,研究多车直流牵引供电系统继电保护具有重要意义。首先,简要介绍城市轨道交通的发展,地铁直流牵引供电系统的基本构成,对地铁牵引供电系统直流保护中存在的问题进行了论述并给出了解决方法。介绍了地铁直流牵引供电系统保护的原理,和所采用的几种直流馈线保护方法。其次,对地铁牵引供电系统进行了短路故障仿真分析,通过分析机车起动时和线路发生故障时电流的变化特征,对地铁直流馈线保护(大电流脱扣保护、di/dt+ΔI保护)进行配置,给出相应的整定原则,并对整定值设置的正确性和合理性加以验证。再次,分析在特殊情况下传统保护的不足,并通过比较机车起动时和线路发生故障情况下的电流曲线特征,提出基于电流积分值和平均值或电流变化特征的地铁直流自适应电流保护,并对第一种方法进行了保护动作的校验,仿真结果证明了自适应保护的有效性。最后,分别对直流牵引供电系统进行了检测电路设计和控制软件设计。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-15
  1.1 城市轨道交通发展  10
  1.2 城市轨道供电系统和供电技术  10-13
    1.2.1 外部电源形式  10-12
    1.2.2 主变电所或电源开闭所  12
    1.2.3 牵引供电系统  12
    1.2.4 动力照明供电系统  12-13
  1.3 多车直流牵引供电系统继电保护主要问题和解决方法  13-14
  1.4 论文的主要内容  14-15
2 城市轨道交通多车直流牵引供电系统保护原理  15-19
  2.1 直流牵引系统保护的工作原理  15
  2.2 直流馈线保护  15-17
    2.2.1 大电流脱扣保护  15
    2.2.2 电流上升率di/dt和电流增量△I保护  15-17
    2.2.3 定时限过流保护  17
    2.2.4 热过负荷保护  17
    2.2.5 双边联跳保护  17
  2.3 直流牵引系统保护配置  17-18
  2.4 本章小结  18-19
3 城市轨道交通多车直流牵引供电系统短路仿真分析  19-40
  3.1 地铁多车牵引供电系统短路故障仿真分析  19-21
  3.2 机车起动仿真分析  21-22
  3.3 大电流脱扣保护和di/dt+△I保护的整定及合理性验证  22-26
    3.3.1 保护整定原则  22-23
    3.3.2 保护整定  23-25
    3.3.3 保护合理性验证  25-26
  3.4 常用di/dt保护存在的问题  26-28
    3.4.1 多辆列车短时间内相继起动  26
    3.4.2 小电流短路故障  26-28
  3.5 地铁多车牵引供电系统自适应保护设计模型  28-39
    3.5.1 基于电流积分值和平均值的自适应电流保护  29-33
    3.5.2 基于起动电流和短路电流突变次数的自适应电流保护  33-39
  3.6 本章小结  39-40
4 直流牵引供电系统继电保护检测电路设计  40-67
  4.1 直流大电流的检测  40-44
    4.1.1 饱和型电流传感器  40-41
    4.1.2 霍尔元件型直流电流传感器  41-43
    4.1.3 光电流传感器  43-44
  4.2 直流电压测量原理  44-46
  4.3 城市轨道交通直流保护测控装置  46-58
    4.3.1 装置总体介绍  46-47
    4.3.2 数据处理单元总体介绍  47-49
    4.3.3 保护框图  49
    4.3.4 定值整定  49-53
    4.3.5 实例测算  53-58
  4.4 监控和显示系统的模块设计  58-66
    4.4.1 事件管理器模块  59
    4.4.2 SCI接口模块  59-60
    4.4.3 显示模块  60-63
    4.4.4 按键模块  63
    4.4.5 SCI串行通信模块  63-64
    4.4.6 采集模块  64-66
  4.5 本章小结  66-67
5 直流牵引供电系统继电保护控制系统设计  67-85
  5.1 直流牵引供电系统继电保护控制器设计  67-73
    5.1.1 主程序  67-68
    5.1.2 显示程序和键盘处理设计  68-70
    5.1.3 SCI模块程序设计  70-72
    5.1.4 采样模块程序设计  72-73
  5.2 中断检测模块实现  73-74
  5.3 保护软件实现  74-80
    5.3.1 阻抗保护  74-75
    5.3.2 电流增量及变化率保护  75-76
    5.3.3 定时限过电压保护  76-77
    5.3.4 定时限过流保护  77-80
    5.3.5 保护软件主程序  80
  5.4 控制流程实现  80-83
    5.4.1 线路测试与自动重合闸的控制流程  81-82
    5.4.2 警告控制流程  82
    5.4.3 闭锁控制流程  82-83
    5.4.4 跳闸控制流程  83
  5.5 系统软件主程序  83-84
  5.6 本章小结  84-85
6 结论与展望  85-87
  6.1 工作总结  85
  6.2 工作展望  85-87
致谢  87-88
参考文献  88-91

多车直流牵引供电系统继电保护研究

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