基于BP的全并联AT牵引网故障测距方法研究

论文摘要

随着高速铁路的飞速发展,全并联AT供电方式已成为我国现阶段高速铁路的主流供电方式。一方面,全并联AT供电方式供电区段长、供电功率大、可靠性更高、适应高速等显著特性满足了高速铁路列车运行速度高、行车密度大的特点。另一方面,全并联AT供电方式使得牵引网结构变得更加复杂。到目前为止,全并联AT牵引网的故障测距问题一直没有得到很好的解决。因此,针对全并联AT牵引网故障测距的研究具有极其重要的意义。本文首先分析全并联AT牵引网发生各种短路故障时的情况,在此基础上讨论传统的“AT中性点吸上电流比”、“区段上下行电流比”、“横联线电流比”三种故障测距原理对全并联AT牵引网故障测距的适用性,并结合工程经济、运行安全等方面综合分析各种测距原理的优劣性。其次重点从理论上分析AT漏抗对“AT中性点吸上电流比”故障测距原理的影响,并推导出考虑AT漏抗的“AT中性点吸上电流比”分段测距公式。针对高速铁路运行的实际情况,提出一种基于BP网络的全并联AT牵引网故障测距方法。利用有限的短路样本数据对BP网络进行训练,训练后的BP网络模型即可实现对牵引网阻抗参数的等效测算,并利用所推出的分段测距公式,实现对故障点位置的准确计算。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建全并联AT牵引网仿真模型,利用故障模块模拟全并联AT牵引网实际短路故障,并基于Delphi软件开发平台实现所设计的BP网络模型,验证所提出的故障测距方法的正确性和适用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 世界高速铁路的发展及我国的高速铁路
• 1.1.2 电气化铁路的牵引供电方式
• 1.1.3 全并联AT牵引网故障测距的研究意义
• 1.2 电气化铁道牵引网测距的国内外研究现状
• 1.3 本文的主要内容
• 第2章 全并联AT牵引网短路分析及故障测距原理
• 2.1 全并联AT牵引网短路故障分析
• 2.1.1 T-R短路故障分析
• 2.1.2 T-F短路故障分析
• 2.1.3 T线与上、下行钢轨同时短路故障分析
• 2.2 全并联AT牵引网故障测距原理分析
• 2.2.1 AT中性点吸上电流比故障测距原理
• 2.2.2 区段上下行故障测距原理
• 2.2.3 横联线故障测距原理
• 2.3 本章小结
• 第3章 考虑AT漏抗的中性点吸上电流比故障测距原理
• 3.1 考虑AT漏抗的全并联AT牵引网的当量等值电路推导
• 3.1.1 考虑AT漏抗的单线AT牵引网当量等值电路推导
• 3.1.2 全并联AT牵引网当量等值电路推导
• 3.2 考虑AT漏抗的中性点吸上电流比测距公式推导
• 3.2.1 全并联AT牵引网发生T-R短路故障分析
• 3.2.2 全并联AT牵引网T线与上下行钢轨同时短路故障
• 3.3 故障区段判别方法
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于BP网络的全并联AT牵引网测距方法研究
• 4.1 人工神经网络分析
• 4.1.1 人工神经网络的提出
• 4.1.2 人工神经元模型
• 4.2 BP网络模型
• 4.2.1 BP网络结构与原理
• 4.2.2 BP网络算法
• 4.2.3 BP算法存在的问题
• 4.2.4 BP算法的若干改进方法
• 4.3 基于改进BP网络的全并联AT牵引网等效阻抗参数测算模型
• 43.1 牵引网等效参数测算BP网络模型的设计
• 4.3.2 牵引网等效参数测算BP网络结构的确定
• 4.3.3 牵引网等效参数测算BP网络的算法描述
• 4.3.4 牵引网等效参数测算BP网络的训练步骤
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于BP网络的全并联AT牵引网测距仿真分析
• 5.1 全并联AT牵引网电气建模
• 5.1.1 牵引变电所模块
• 5.1.2 AT模块
• 5.1.3 牵引网线路模块
• 5.1.4 站场模块
• 5.1.5 短路故障模块
• 5.1.6 全并联AT牵引网电气模型
• 5.2 全并联AT牵引网短路电气仿真
• 5.2.1 T-R短路电气仿真
• 5.2.2 仿真结果分析
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果