[发明专利]城市轨道交通牵引系统短路保护分析方法及短路试验方法

权利要求书

1.一种城市轨道交通牵引系统短路保护分析方法，其特征在于，所述短路保护分析方法包括以下步骤：

短路故障建模步骤：根据短路故障时系统的主电路，在仿真环境下搭建其等效电路模型；

短路工况设置步骤：根据短路故障时影响短路电流的参数设置不同的短路工况，其中，短路故障时影响短路电流的参数包括两个牵引变电所模型的供电模式、车辆模型所在位置以及模拟短路点模块的位置；所述供电模式包括双边供电模式和单边供电模式，双边供电模式时两个牵引变电所模型都接入等效电路模型中，单边供电模式时需删掉一个牵引变电所模型；所述车辆模型所在位置包括短路故障时近端短路以及远端短路；通过所述模拟短路点模块的位置将车辆上的短路故障分为滤波电抗器前短路和滤波电抗器后短路；

测量设置步骤：根据供电系统侧保护和车载保护的各级保护装置的动作特性确定电气测量量的选取以及测量点位置，其中，供电系统侧保护主保护类型包括大电流脱扣保护和电流上升率保护，在牵引变电所模型的出线侧选取电流以及电流变化率作为测量量；车载保护的保护装置包括车载熔断器和车载高速断路器，在车载熔断器的进线侧选取电流以及电流的平方对时间的积分值作为测量量，在高速断路器进线侧选取电流作为测量量；

短路仿真分析步骤：根据所述短路工况设置所述等效电路模型的参数后，根据牵引供电系统电气参数及短路工况参数通过等效电路模型进行仿真，获得短路电流波形；

动作时序计算步骤：根据所述短路电流波形以及保护装置的整定值计算各级保护的动作时间；

仿真结果输出步骤：根据所述短路电流波形及所述动作时间输出具有保护动作时序的仿真结果。

2.如权利要求1所述的城市轨道交通牵引系统短路保护分析方法，其特征在于，所述等效电路模型包括两个牵引变电所模型以及两个所述牵引变电所模型之间的线路等效阻抗模型和车辆模型。

3.如权利要求2所述的城市轨道交通牵引系统短路保护分析方法，其特征在于，所述短路故障建模步骤包括：

牵引变电所模型搭建步骤：所述牵引变电所模型包括系统等效电源、牵引变压器、整流器和电缆等效阻抗；

线路等效阻抗模型：其包括牵引网等效阻抗、钢轨等效阻抗以及钢轨的对地阻抗；

车辆模型：其包括车辆电缆等效阻抗、滤波电抗器、支撑电容及模拟短路点模块。

4.如权利要求3所述的城市轨道交通牵引系统短路保护分析方法，其特征在于，所述牵引变电所模型基于实际的电源参数、短路容量、牵引变压器的参数及结构、整流器和电缆等效阻抗的电气参数进行建模；所述钢轨的对地阻抗按实际测量值设定；所述模拟短路点模块由用门信号控制的断路器组成。

5.如权利要求1所述的城市轨道交通牵引系统短路保护分析方法，其特征在于，所述双边供电模式下，近端短路即车辆模型与一个牵引变电所模型的距离近似为零，其与另一个牵引变电所模型的距离等于两牵引变电所模型之间的供电区间线路长度，远端短路即车辆模型与一个牵引变电所模型的距离和与另一个牵引变电所模型的距离相等；所述单边供电模式下，近端短路即车辆模型与所供电的牵引变电所模型的距离近似为零，远端短路即车辆模型距离所供电的牵引变电所模型的距离等于供电区间线路长度。

6.一种短路试验方法，用于轨道交通牵引系统，其特征在于，所述短路试验方法包括以下步骤：

试验准备步骤：选择试验区段，根据短路保护分析方法获得的仿真结果对牵引变电所、牵引网、试验车辆以及各级保护装置进行选型和参数设置，并根据所述仿真结果预估各种短路工况对牵引系统造成的影响选择试验短路工况，所述短路保护分析方法为权利要求1~5任一项所述的城市轨道交通牵引系统短路保护分析方法；

试验工装的安装接线步骤：直流网断电，完成试验测试设备与短路合闸工装的安装及接线；

牵引系统运行步骤：直流网供电，确保辅助电源系统正常工作，充电机工作，牵引系统支撑电容充电，牵引逆变器脉冲封锁；

短路试验步骤：合短路合闸工装中的短路合闸高速断路器，并确认各保护装置动作情况，记录试验数据；

试验完成步骤:直流网断电，检查各保护装置状况，撤除短路合闸试验工装与试验测试设备，将试验车辆和所述牵引变电所恢复至正常工作状态，然后恢复供电。