供电直流城市轨道交通论文提纲

论文题目：城市轨道交通直流侧供电故障快速诊断研究

摘要：近年来,城市轨道交通的发展对缓解城市交通压力、改善市民出行条件、优化城市布局、推动城市发展起到了重要作用,但是频发的直流侧供电故障给地铁的安全运营带来了新的挑战。根据相关研究文献表明,突发的由异物坠落或者雷雨天气电击供电设备造成的短路故障最为频繁,且无法提前预警与排查,一旦发生该类故障,需进行故障点位置的定位计算,以减轻故障排查工作量,减少线路恢复运行所需时间。本文主要探讨短路故障后的故障位置快速定位诊断方法。本文基于牵引供电系统短路故障的模型仿真,研究了短路故障的快速定位计算方法。主要工作内容有:（1）对城市轨道交通牵引供电系统的结构组成与供电方式与优缺点进行了分析,,研究牵引供电系统不同供电方式的简化的等效电路模型,为后续牵引供电模型的建立、短路故障的仿真以及故障定位算法的实现原理提供了理论基础和电路模型基础。（2）牵引网的电气参数值的计算关键难点在于钢轨的内阻抗的计算。由于钢轨横截面形状不规则且面积较大,导致其阻抗值在短路故障暂态过程发生时受到集肤效应的严重影响。采用等效圆截面模型的钢轨的阻抗值计算公式仍较为复杂,不便于工程推广。本文采用工程实际应用中的导体阻抗值计算经验公式,计算钢轨内阻抗值。同时采用接触网与双轨道模型计算牵引供电回路的外电感值（3）分析直流侧短路故障的形成机理,推导直流侧远端短路故障暂态电流变化过程的数学表达形式,对短路暂态电流进行定性分析。基于实际设备参数建立24脉波整流电路模型,基于牵引网电气参数计算结果建立牵引网电路模型,构建双边供电下直流侧牵引供电系统短路故障仿真模型,对供电系统进行不同过渡电阻与不同距离的短路故障仿真,故障暂态电流仿真结果与推导的数学表达形式相一致,验证了该仿真模型的正确性,同时为后文故障定位算法的实现提供了数据支撑。（4）经典阻抗法的计算需要短路故障稳态数据,针对金属短路时电流上升率高导致断路器动作切断电路,电流无法达到稳态值使得阻抗法直接失效的问题,采用单端暂态电压电流数据进行故障定位计算。首先,对阻抗法中线路两端的电压数学表达式进行微分计算。其次,运用第四章节推导的暂态电流表达式,对线路双端电压表达式内参数进行替代得到单端故障电压的表达式,最后,运用单端故障电压表达式与仿真值构造优化函数进行故障位置求解。该故障定位方法可采用故障发生后的少量数据,减小了过渡电阻对通常单端法测距准确度的影响,计算结果具有较高准确度。

关键词：故障定位;暂态阻抗;时域微分方程;优化求解

学科专业：车辆工程

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 行波法

1.2.2 故障分析法

1.3 论文的主要内容

第二章 城市轨道交通牵引供电系统

2.1 城市轨道交通供电系统概述

2.2 外部电源供电系统

2.2.1 集中供电

2.2.2 分散供电

2.2.3 混合供电

2.3 城市轨道交通牵引供电系统

2.3.1 主变电所

2.3.2 牵引变电所

2.3.3 降压变电所

2.3.4 牵引网

2.4 牵引供电方式

2.4.1 单边供电

2.4.2 双边供电

2.4.3 大双边供电

2.5 本章小结

第三章 牵引网电气参数计算

3.1 牵引网的直流电阻

3.2 牵引网电感的概念

3.2.1 导体内电感的概念

3.2.2 导体外电感的概念

3.3 牵引网的内电感计算

3.4 牵引网的外电感计算

3.5 本章小结

第四章 牵引供电系统短路故障暂态仿真研究

4.1 牵引供电系统短路故障分析

4.1.1 直流牵引供电系统故障原因分析

4.1.2 直流牵引供电系统故障电流分析

4.2 整流机组仿真模型的建立

4.3 直流牵引供电系统短路故障仿真模型

4.4 仿真与分析

4.5.1 参数的选取

4.5.2 仿真结果

4.5 本章小结

第五章 基于微分方程的短路故障单端定位算法

5.1 双端故障分析法

5.1.1 双端故障分析法的原理

5.1.2 双端故障分析法的实例计算

5.1.3 双端故障分析法的不足

5.2 基于微分方程的单端定位法

5.2.1 单端定位法的原理

5.2.2 单端定位法的求解

5.2.3 单端定位法的实例计算

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢