高速磁浮列车牵引供电系统保护方案研究

论文摘要

高速磁浮列车轨旁设备故障诊断和保护系统是整个磁浮交通的重要组成部分,对保护乘客的生命财产安全、保障磁浮列车牵引供电系统的正常工作有重要意义。通过研究电磁悬浮型高速磁浮列车牵引供电系统的保护方案,掌握保护系统的工作原理并对其进行优化,为发展国产化高速磁浮交通提供帮助。本文介绍了高速磁浮系统的主要组成部分和列车运行方式,对磁浮列车保护系统进行了详细的分析。研究了现有保护方案中所实现的各种保护的种类、保护的原理、如何故障定位、只设置接地保护不设其他保护的原因、现有保护设备的工作依据、保护整定原则等。文中推导了磁浮列车定子绕组感应电势的解析计算方法,对其进行谐波分析。在Ansoft中建立直线电机模型,将定子感应电势的有限元仿真结果与解析计算结果做比较,验证了解析计算法的准确性。通过解析计算法得到的定子感应电势基波和三次谐波分量可用于定子保护整定值求解中。针对现有保护方案的不足之处,本文提出了几种改进方案。并选取其中易于实现的方案进行详细介绍。首先提出整体的改进方案,然后针对不同故障类型,分别介绍了保护整定方法、故障信息传输、判断方法和参数选择方法等。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 保护系统研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 磁浮列车牵引供电系统
• 2.1 牵引供电系统结构
• 2.2 供电方式
• 2.2.1 供电方案
• 2.2.2 两步法供电
• 2.2.3 三步法供电
• 2.3 系统参数
• 2.3.1 系统感抗计算
• 2.3.2 系统容抗计算
• 2.4 保护系统概述
• 2.4.1 故障类型和不正常运行状态
• 2.4.2 供电保护种类
• 2.4.3 保护装置要求
• 2.4.4 与其它继电保护系统的关系
• 2.5 本章小结
• 第3章 磁浮列车长定子直线同步电机
• 3.1 长定子直线同步电机介绍
• 3.2 定子绕组感应电势研究
• 3.2.1 解析计算法
• 3.2.2 有限元仿真分析法
• 3.3 本章小结
• 第4章 牵引供电系统保护方案
• 4.1 保护功能原理及故障定位方法
• 4.1.1 母线与馈电电缆保护
• 4.1.2 定子绕组远星形点处保护
• 4.1.3 定子绕组近星形点处保护
• 4.2 保护设备及功能
• 4.3 保护定值的整定方法
• 4.3.1 高频段保护装置参数整定方法
• 4.3.2 低频段保护装置参数整定方法
• 4.3.3 高频段母线故障
• 4.3.4 高频段馈电电缆故障
• 4.3.5 高频段定子绕组故障
• 4.3.6 低频段母线或馈电电缆故障
• 4.3.7 低频段定子绕组故障
• 4.4 保护方案不足之处
• 4.5 本章小结
• 第5章 保护系统优化方案介绍
• 5.1 母线单相接地保护
• 5.1.1 保护整定分析
• 5.1.2 故障信息传输和判断
• 5.1.3 设备配置与参数选择
• 5.2 馈电电缆单相接地保护
• 5.2.1 保护整定分析
• 5.2.2 故障信息传输和判断
• 5.2.3 设备配置与参数选择
• 5.3 定子绕组单相接地保护
• 5.3.1 保护整定分析
• 5.3.2 故障信息传输和判断
• 5.3.3 设备配置与参数选择
• 5.4 定子绕组多点接地保护
• 5.4.1 保护整定分析
• 5.4.2 故障信息传输与判断
• 5.4.3 设备配置与参数选择
• 5.5 其他保护方案介绍
• 5.5.1 远方通信接地故障保护方案
• 5.5.2 馈电电缆相间短路故障保护方案
• 5.6 本章小结
• 第6章 全文总结
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文