[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

说明书

本发明提出一种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。所述分析方法包括如下步骤：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；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；根据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；根据所述短路工况设置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；根据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，并输出具有保护动作时序的仿真结果。本发明能够在仿真和试验环境下模拟各工况的短路故障，测量短路电流，计算各保护动作时序，并校验牵引系统设计的合理性。

技术领域

本发明属于轨道交通牵引供电技术领域，尤其涉及一种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。

背景技术

城市轨道交通牵引供电系统中最常见的故障是直流侧短路故障，短路故障发生时，系统会通过配置继电保护装置来切除该故障，最大程度保障列车运行不受影响。城市轨道交通系统继电保护分网侧和车载保护，网侧保护主要由安装在各牵引变电所的断路器和微机综保组成，车载保护通常包括车载高速断路器和熔断器。

然而，现有的牵引供电系统的继电保护和车载保护装置参数独立设计，极容易导致保护装置发生越级动作，即发生在列车上的短路故障，本应由车载保护装置切除，实际却导致网侧保护装置同时动作，致使故障范围由车辆本身扩大到输电线路和牵引变电所，影响正常供电和该段线路上其他车辆正常运行。因此，要实现城市轨道交通牵引供电系统和列车牵引系统的安全性和可靠性，就必须保证继电保护的可靠性和灵敏性。牵引供电系统和列车牵引系统短路故障建模仿真分析是牵引系统设备选型以及继电保护整定所必须具备的基本条件。

目前，针对城轨短路故障的研究多在供电系统侧，缺少牵引系统侧的系统分析、仿真及试验方法。因此，亟需提供一种短路故障保护建模仿真以及短路试验方法，其将牵引系统作为用电侧研究短路故障保护，对供电侧与用电侧联合分析，在仿真以及试验环境下模拟不同工况下车辆发生短路故障时的短路电流，并以此计算车侧和网侧保护装置的动作时序，检验城轨牵引系统短路保护装置设计选型的合理性和供电系统保护整定值的合理性，从而保证轨道交通牵引供电系统的安全性和可靠性。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出一种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，首先在仿真环境下模拟各种工况的车辆短路故障，测量短路电流，并以此计算城轨牵引系统和供电系统保护装置动作时序，校验保护装置动作的有效性和准确性；然后在试验环境下参考仿真结果进行短路试验，用以验证仿真结果，校验其准确性，完成相关标准要求的型式试验，验证牵引系统设计的合理性，牵引供电系统继电保护整定的合理性，若线路运行期间发生故障可做辅助分析。

为了实现上述目的，本发明提供一种城市轨道交通牵引系统短路保护分析方法，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；

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；

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。

作为优选地，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。

作为优选地，所述短路故障建模步骤包括：