AT供电方式牵引网故障定位
|
摘要
电气化铁道在国民经济飞速增长中发挥着越来越重要的作用,其AT供电方式已经成为我国未来高速、准高速及重载线路建设的主要方向,AT供电牵引网的故障测距研究也成为相关部门和学者的研究热点,有着重要的实际意义和价值。本文由我国AT供电方式的牵引网的常用设置、线路结构、运行方式、常见故障等方面入手,分别用单端行波法故障测距结合希尔伯特—黄变换(HHT)和S变换能量的智能测距法对AT供电方式牵引网的故障定位进行了研究,并分别给出了两种方法下智能测距模型的构建过程,最后对两种方案进行了相关的对比。本文的主要研究内容如下：
(1)简要介绍了牵引供电系统常设配置(牵引变电所、牵引网、分区亭、开闭所、牵引机车等)、牵引网的供电方式,说明了基于Carson公式的牵引网阻抗计算、解耦方法,分析了牵引网供电系统谐波及其含量的计算方法；
(2)介绍了行波传输理论、折反射规律、故障行波特点及行波测距方法需要解决的问题,HHT的基本思想、波头的精确定位,S变换及S变换能量法的基本原理；
(3)综合考虑AT供电方式下牵引变电所对地电容、AT漏抗、轨道泄露电阻等因素建立了牵引变电所主变的行波模型并用ATP—EMTP建立AT供电方式牵引网系统的仿真模型。通过所搭建模型对AT供电牵引网常见的TR(接触线—轨道)、TF(接触线—正馈线)、FR(正馈线—轨道)和断线(包括T、F电源侧接地,非电源侧悬空和电源侧悬空非电源侧接地)故障进行仿真,利用HHT及S变换能量处理仿真结果验证了模型的有效性,并指出了仿真中发现的不足之处；
(4)用HHT的无功能量定义进行选线并分别用HHT及S变换能量的相关结果作为样本建立智能测距模型,对比两种方案的不同,指出不足提出展望。
(5)利用牵引变电所的电气量采集装置可以完成单端法的行波故障定位并有比较满意的精度,基于HHT和S变化能量法的智能化测距有着值得期待的应用前景。
经验证本文所用到的方法不同程度的体现了自身的可取之处并具有相当的精度,对该领域的故障定位研究有一定的参考价值。
Electrified railways is playing more and more important role in the rapid growing national economy, and the AT power supply has become the main direction of high-speed,subhigh-speed and heavy haul construction in future.Study about fault location in AT traction power supply network has become hot off the Press of relevant departments and scholars, which means it has important practical significance and value.This paper first introduced the traction power supply system, include common options,lines structure, common faults.Then used Hilbert-Huang (HHT) transform and S-transform for processing simulation data and the building process of intelligent location model are given respectively. At last get the comparison of two methods.
This paper mainly includes the following:
(1)Briefed the Permanent configuration in traction power supply system (include substation, traction, District Pavilion, Switching, locomotives, etc.), traction power supply network, illustratd the Carson-based network impedance calculation formula of the traction network and decoupling method, analyzed the harmonic in the traction power supply system and the calculation of its contents;
(2)Introduced the traveling wave transmission theory, catadioptric law, characteristics of fault generated traveling waves and problems in fault location;the basic thought of HHT, exact position of the tip,S transform and S transform the energy law also be mentioned;
(3)AT Traction power supply system simulation model by using ATP-EMTP was synthetically considered the AT power supply substation ground capacitance, AT leakage reactance, leakage resistance and other factors,and built main transformer of traction substation.Using the model simulated the common faults in AT Power Traction, such as TR (contact wire-track), TF (contact line-are feeder), FR (Positive Feeder-track) and disconnection (including T, F power supply side to ground, non-power unfilled vacancies and superimposition of two cases).Using the simulated results after transformed by HHT and S-transform showed the validity of the model and the shortcomings of simulation.
(4)Use reactive power energy based on HHT for choosing the fault line and are given building process of intelligence location model based on the HHT and the S transform energy respectively, and get the comparison of two methods.
(5)Using the amount of electrical substation equipment to complete single-ended collection of traveling wave fault location method and accuracy are quite satisfactory, based on HHT and S changes in the energy law had to look forward to intelligent ranging applications.
The methods used in this paper reflects their own desirability with varying degrees and had considerable accuracy, which had some reference value in the field of fault location.
(1)简要介绍了牵引供电系统常设配置(牵引变电所、牵引网、分区亭、开闭所、牵引机车等)、牵引网的供电方式,说明了基于Carson公式的牵引网阻抗计算、解耦方法,分析了牵引网供电系统谐波及其含量的计算方法；
(2)介绍了行波传输理论、折反射规律、故障行波特点及行波测距方法需要解决的问题,HHT的基本思想、波头的精确定位,S变换及S变换能量法的基本原理；
(3)综合考虑AT供电方式下牵引变电所对地电容、AT漏抗、轨道泄露电阻等因素建立了牵引变电所主变的行波模型并用ATP—EMTP建立AT供电方式牵引网系统的仿真模型。通过所搭建模型对AT供电牵引网常见的TR(接触线—轨道)、TF(接触线—正馈线)、FR(正馈线—轨道)和断线(包括T、F电源侧接地,非电源侧悬空和电源侧悬空非电源侧接地)故障进行仿真,利用HHT及S变换能量处理仿真结果验证了模型的有效性,并指出了仿真中发现的不足之处；
(4)用HHT的无功能量定义进行选线并分别用HHT及S变换能量的相关结果作为样本建立智能测距模型,对比两种方案的不同,指出不足提出展望。
(5)利用牵引变电所的电气量采集装置可以完成单端法的行波故障定位并有比较满意的精度,基于HHT和S变化能量法的智能化测距有着值得期待的应用前景。
经验证本文所用到的方法不同程度的体现了自身的可取之处并具有相当的精度,对该领域的故障定位研究有一定的参考价值。
Electrified railways is playing more and more important role in the rapid growing national economy, and the AT power supply has become the main direction of high-speed,subhigh-speed and heavy haul construction in future.Study about fault location in AT traction power supply network has become hot off the Press of relevant departments and scholars, which means it has important practical significance and value.This paper first introduced the traction power supply system, include common options,lines structure, common faults.Then used Hilbert-Huang (HHT) transform and S-transform for processing simulation data and the building process of intelligent location model are given respectively. At last get the comparison of two methods.
This paper mainly includes the following:
(1)Briefed the Permanent configuration in traction power supply system (include substation, traction, District Pavilion, Switching, locomotives, etc.), traction power supply network, illustratd the Carson-based network impedance calculation formula of the traction network and decoupling method, analyzed the harmonic in the traction power supply system and the calculation of its contents;
(2)Introduced the traveling wave transmission theory, catadioptric law, characteristics of fault generated traveling waves and problems in fault location;the basic thought of HHT, exact position of the tip,S transform and S transform the energy law also be mentioned;
(3)AT Traction power supply system simulation model by using ATP-EMTP was synthetically considered the AT power supply substation ground capacitance, AT leakage reactance, leakage resistance and other factors,and built main transformer of traction substation.Using the model simulated the common faults in AT Power Traction, such as TR (contact wire-track), TF (contact line-are feeder), FR (Positive Feeder-track) and disconnection (including T, F power supply side to ground, non-power unfilled vacancies and superimposition of two cases).Using the simulated results after transformed by HHT and S-transform showed the validity of the model and the shortcomings of simulation.
(4)Use reactive power energy based on HHT for choosing the fault line and are given building process of intelligence location model based on the HHT and the S transform energy respectively, and get the comparison of two methods.
(5)Using the amount of electrical substation equipment to complete single-ended collection of traveling wave fault location method and accuracy are quite satisfactory, based on HHT and S changes in the energy law had to look forward to intelligent ranging applications.
The methods used in this paper reflects their own desirability with varying degrees and had considerable accuracy, which had some reference value in the field of fault location.
引文
[1]中华人民共和国铁道部统计中心 2009年铁道统计公报 2010.3.25
[2]中华人民共和国发展与改革委员会 中长期铁路网规划(2008年调整)2008.10
[3]贺威俊 简克良 电气化铁道供变电工程 中国铁道出版社1992
[4]李宏刚 电气化铁道牵引网故障测距装置的研究 华北电力大学硕士论文2004.1.10
[5]王继芳 全并联供电牵引网故障测距研究 西南交通大学硕士论文 2006.4
[6]鲍英豪 全并联AT供电系统馈线保护与故障测距方案研究 西南交通大学硕士论文2008.3.1
[7]毛志芳 和敬涵 周文 电气化铁道牵引网故障测距中行波法的应用 高电压技术2005.7
[8]黄雄 王志华 尹项根 张哲 高压输电线路行波测距的行波波速确定方法电网技术第28卷19期
[9]冉旭 廖培金 陈平 周志刚 行波故障测距法在电气化铁道牵引网中的应用研究电网技术2001.2
[]0]李群湛 牵引变电所供电分析及综合补偿分析 中国铁道出版社2006
[11]李群湛 贺建闽 牵引供电系统分析 西南交通大学出版社2007
[12]石瑞霞 牵引网故障数字仿真系统 西南交通大学硕士论文2007.1
[13]P.Ferrari P.Pozzobon Railway lines models for impedance evaluation.IEEE TRANSACTION ON POWER DELIVERY
[14]束洪春 陈学允 许承斌 基于两端电气量的输电线路故障测距的一种新算法铁道学报1997
[15]高仕斌 王伟 AT 供电牵引网新型微机故障测距原理与应用 铁道学报1993.15
[16]朱正芳 AT牵引网故障测距原理研究与改进 电气化铁道2003年第6期
[17]张秀峰 AT牵引网故障测距原理研究与改进 铁道建筑技术2003.10.09
[18]韩奕 李建华 黄石柱 SS4型电力机车的动态仿真模型及随机谐波电流计算电力系统自动化2001年25期
[19]邱关源 电路 高等教育出版社1999
[20]吴维韩 张芳榴 电力系统过电压数值计算 科技出版社1986.11
[21]施围 电力系统过电压计算 西安交通大学出版社1988
[22]束洪春 高峰 利用单端工频量的高压输电线路故障测距实用方法研究 电工技术学报1998
[23]葛耀中 新型继电保护与故障测距原理与技术西安交通大学出版社 1996
[24]束洪春 司大军 陈学允 基于分布参数模型的串补线路故障测距方法研究中国电机工程学报2002
[25]李友军 王俊生 郑玉平 几种行波测距算法的比较电力系统自动化 2001
[26]李天云 赵妍 季小慧 李楠 HHT方法在电力系统故障信号分析中的应用 电工技术学报 2005年20卷6期
[27]王慧 邱国跃 李海Hilbert—Huang变换在电力系统中的应用 水利电力机械2007年29卷12期
[28]杨存祥 仝战营 万钰昊 庞小波 基于HHT的电力系统暂态复合扰动信号的提取分析与研究 电力系统保护与控制2009年11期
[29]束洪春 彭仕欣 基于短窗数据S变换能量的缆-线混合配电网络故障选线方法电工技术学报2009年10期
[30]李风民 希尔伯特变换及其应用研究 中国无线电 2006年7期
[31]黄诚惕 希尔伯特黄变换及其应用研究 西南交通大学硕士论文 2006
[32]祝志慧 孙云莲 李洪 基于EMD的时频分析方法的电力故障信号检测 武汉大学学报工学版 2007年40卷5期
[33]戴桂平 基于EMD的时频分析方法研究 燕山大学硕士论文 2005
[34]黄浩 胡峰 基于经验模态分解的电能质量信号消噪新方法 长沙电力学院学报自然科学版 2006年21卷4期
[35]李幼仪 基于统一行波的输电线路方向比较式纵联保护研究 清华大学博士论文2005.10
[36]束洪春 电力工程信号处理应用 科学出版社2009.2
[37]舒忠平 杨智春 抑制经验模态分解边缘效应的极值点对称延拓法 西北工业大学学报2010
[38]朱金龙 邱晓辉 正交多项式拟合在EMD算法端点问题中的应用 计算机工程与应用
[39]陈学华 贺振华 黄德济 广义S变换及其时频滤波信号处理2008年24卷 1期
[40]程春和 电力工程信号处理应用 昆明理工大学硕士论文 2008
[41]程志友 梁栋 韦穗 李令冬 基于S变换的动态间谐波检测方法研究 电测与仪表2007年44卷3期
[42]Simulation of a Transformer Winding for Partial Discharge Propagation Studies; S. N. Hettiwatte, P. A. Crossley; IEEE 2002
[43]吴茂林 变电站互感器宽频传输特性与接地网瞬态特性的研究 华北电力大学工学博士学位论文2003.12
[44]RATIONAL APPROXIMATION OF FREQUENCY DOMAIN RESPONSES BY VECTOR F11T1NG; Bj-rnG ustavsen, Adam Semlyen; IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.14, NO.3, July 1999
[45]梁贵书 特快速暂态过电压下变压器绕组高频电路模型的研究 中国电机工程学报
[46]陈维荣 钱清泉 王蔚然 牵引供电系统电弧故障的自适应继电保护电子科技大学学报1999.8
[47]曾晓红 高仕斌 AT供电电牵引网断线接地故障及其馈线保护动作行为分析铁道学报1996.6
[48]张兴昭 对电气化铁路分区所作用的分析 铁道标准设计2006.6
[49]蒋功连 基于支持向量机的 AT供电牵引网故障测距研究 电专化铁道2009年第2期
[50]耿兰芹 王芳 赵文清 SVM回归与朴素贝叶斯分类相结合的变压器故障诊断华北电力大学学报 2006年33卷6期
[51]郭彦东 李荣 分类支持向量机在小电流接地选线中的应用 自动化技术与应用2008年27卷9期
[52]胡国胜 支持向量机算法及应用 现代电子技术 2005年28卷3期
[2]中华人民共和国发展与改革委员会 中长期铁路网规划(2008年调整)2008.10
[3]贺威俊 简克良 电气化铁道供变电工程 中国铁道出版社1992
[4]李宏刚 电气化铁道牵引网故障测距装置的研究 华北电力大学硕士论文2004.1.10
[5]王继芳 全并联供电牵引网故障测距研究 西南交通大学硕士论文 2006.4
[6]鲍英豪 全并联AT供电系统馈线保护与故障测距方案研究 西南交通大学硕士论文2008.3.1
[7]毛志芳 和敬涵 周文 电气化铁道牵引网故障测距中行波法的应用 高电压技术2005.7
[8]黄雄 王志华 尹项根 张哲 高压输电线路行波测距的行波波速确定方法电网技术第28卷19期
[9]冉旭 廖培金 陈平 周志刚 行波故障测距法在电气化铁道牵引网中的应用研究电网技术2001.2
[]0]李群湛 牵引变电所供电分析及综合补偿分析 中国铁道出版社2006
[11]李群湛 贺建闽 牵引供电系统分析 西南交通大学出版社2007
[12]石瑞霞 牵引网故障数字仿真系统 西南交通大学硕士论文2007.1
[13]P.Ferrari P.Pozzobon Railway lines models for impedance evaluation.IEEE TRANSACTION ON POWER DELIVERY
[14]束洪春 陈学允 许承斌 基于两端电气量的输电线路故障测距的一种新算法铁道学报1997
[15]高仕斌 王伟 AT 供电牵引网新型微机故障测距原理与应用 铁道学报1993.15
[16]朱正芳 AT牵引网故障测距原理研究与改进 电气化铁道2003年第6期
[17]张秀峰 AT牵引网故障测距原理研究与改进 铁道建筑技术2003.10.09
[18]韩奕 李建华 黄石柱 SS4型电力机车的动态仿真模型及随机谐波电流计算电力系统自动化2001年25期
[19]邱关源 电路 高等教育出版社1999
[20]吴维韩 张芳榴 电力系统过电压数值计算 科技出版社1986.11
[21]施围 电力系统过电压计算 西安交通大学出版社1988
[22]束洪春 高峰 利用单端工频量的高压输电线路故障测距实用方法研究 电工技术学报1998
[23]葛耀中 新型继电保护与故障测距原理与技术西安交通大学出版社 1996
[24]束洪春 司大军 陈学允 基于分布参数模型的串补线路故障测距方法研究中国电机工程学报2002
[25]李友军 王俊生 郑玉平 几种行波测距算法的比较电力系统自动化 2001
[26]李天云 赵妍 季小慧 李楠 HHT方法在电力系统故障信号分析中的应用 电工技术学报 2005年20卷6期
[27]王慧 邱国跃 李海Hilbert—Huang变换在电力系统中的应用 水利电力机械2007年29卷12期
[28]杨存祥 仝战营 万钰昊 庞小波 基于HHT的电力系统暂态复合扰动信号的提取分析与研究 电力系统保护与控制2009年11期
[29]束洪春 彭仕欣 基于短窗数据S变换能量的缆-线混合配电网络故障选线方法电工技术学报2009年10期
[30]李风民 希尔伯特变换及其应用研究 中国无线电 2006年7期
[31]黄诚惕 希尔伯特黄变换及其应用研究 西南交通大学硕士论文 2006
[32]祝志慧 孙云莲 李洪 基于EMD的时频分析方法的电力故障信号检测 武汉大学学报工学版 2007年40卷5期
[33]戴桂平 基于EMD的时频分析方法研究 燕山大学硕士论文 2005
[34]黄浩 胡峰 基于经验模态分解的电能质量信号消噪新方法 长沙电力学院学报自然科学版 2006年21卷4期
[35]李幼仪 基于统一行波的输电线路方向比较式纵联保护研究 清华大学博士论文2005.10
[36]束洪春 电力工程信号处理应用 科学出版社2009.2
[37]舒忠平 杨智春 抑制经验模态分解边缘效应的极值点对称延拓法 西北工业大学学报2010
[38]朱金龙 邱晓辉 正交多项式拟合在EMD算法端点问题中的应用 计算机工程与应用
[39]陈学华 贺振华 黄德济 广义S变换及其时频滤波信号处理2008年24卷 1期
[40]程春和 电力工程信号处理应用 昆明理工大学硕士论文 2008
[41]程志友 梁栋 韦穗 李令冬 基于S变换的动态间谐波检测方法研究 电测与仪表2007年44卷3期
[42]Simulation of a Transformer Winding for Partial Discharge Propagation Studies; S. N. Hettiwatte, P. A. Crossley; IEEE 2002
[43]吴茂林 变电站互感器宽频传输特性与接地网瞬态特性的研究 华北电力大学工学博士学位论文2003.12
[44]RATIONAL APPROXIMATION OF FREQUENCY DOMAIN RESPONSES BY VECTOR F11T1NG; Bj-rnG ustavsen, Adam Semlyen; IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.14, NO.3, July 1999
[45]梁贵书 特快速暂态过电压下变压器绕组高频电路模型的研究 中国电机工程学报
[46]陈维荣 钱清泉 王蔚然 牵引供电系统电弧故障的自适应继电保护电子科技大学学报1999.8
[47]曾晓红 高仕斌 AT供电电牵引网断线接地故障及其馈线保护动作行为分析铁道学报1996.6
[48]张兴昭 对电气化铁路分区所作用的分析 铁道标准设计2006.6
[49]蒋功连 基于支持向量机的 AT供电牵引网故障测距研究 电专化铁道2009年第2期
[50]耿兰芹 王芳 赵文清 SVM回归与朴素贝叶斯分类相结合的变压器故障诊断华北电力大学学报 2006年33卷6期
[51]郭彦东 李荣 分类支持向量机在小电流接地选线中的应用 自动化技术与应用2008年27卷9期
[52]胡国胜 支持向量机算法及应用 现代电子技术 2005年28卷3期
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |