[发明专利]一种柔性牵引供电系统及其故障方向判断方法

说明书

本发明公开了一种柔性牵引供电系统及其故障方向判断方法，其系统包括第一柔性牵引变电所和第二柔性牵引变电所；第一柔性牵引变电所包括第一既有系统牵引变压器、第一柔性牵引变压器、第一母线、断路器QF1‑QF2、断路器QF5、断路器QF7和断路器QF9；第二柔性牵引变电所包括第二既有系统牵引变压器、第二柔性牵引变压器、第二母线、断路器QF3‑QF4、断路器QF6、断路器QF8和断路器QF10。根据本发明的柔性牵引供电系统及其故障方向判断方法，可准确判断馈线处故障发生方向，无故障方向判断死区，从而可增加保护的可靠性，简化保护配置，系统可解决既有牵引供电系统中存在的无功、负序和谐波等电能质量问题。

技术领域

本发明属于牵引供电系统继电保护技术领域，具体涉及一种柔性牵引供电系统及其故障方向判断方法。

背景技术

目前，世界上诸多国家的既有电气化铁路牵引供电系统基本均采取三相-两相(异相)供电模式。变电所经牵引变压器从三相电网取电降压后分两供电臂输出，为牵引网供电。由于供电臂电压相位、幅值和频率难以完全一致，因此各供电臂间需设置电分相，且既有牵引供电系统存在电能质量较低、供电能力较差的问题。

柔性牵引供电系统由两个柔性牵引变压器实现柔性牵引变电所之间的贯通供电。在贯通供电区段其采用一种双端电源供电的供电方式，在此供电方式下，需对牵引网故障时的故障方向进行检测，以实现故障的快速可靠切除与隔离。但目前广泛使用的功率方向元件在保护安装处金属性短路时由于测量电压U_m太小无法形成比较方波，从而无法与电流进行相位比较，存在方向死区，90°接线方式也无法在单相牵引网中使用，而基于故障分量来检测的故障分量方向元件因为柔性牵引供电系统采用电力电子变换器，其系统阻抗的幅值相位变化范围太大，会导致故障方向判断错误，降低保护的可靠性。为提高柔性牵引供电系统的安全性和可靠性，研究一种适用于柔性牵引供电系统的故障方向判断方法是非常有必要的。

发明内容

本发明为了上述问题，提出了一种柔性牵引供电系统及其故障方向判断方法。

本发明的技术方案是：一种柔性牵引供电系统包括第一柔性牵引变电所和第二柔性牵引变电所；第一柔性牵引变电所包括第一既有系统牵引变压器、第一柔性牵引变压器、第一母线、断路器QF1-QF2、断路器QF5、断路器QF7和断路器QF9；第二柔性牵引变电所包括第二既有系统牵引变压器、第二柔性牵引变压器、第二母线、断路器QF3-QF4、断路器QF6、断路器QF8和断路器QF10；

第一既有系统牵引变压器通过断路器QF1-QF2与第一母线连接；第二既有系统牵引变压器通过断路器QF3-QF4与第二母线连接，第一母线和第二母线分别通过断路器QF7和断路器QF8连接至牵引网；

第一柔性牵引变压器通过断路器QF5与第一母线连接；第二柔性牵引变压器通过断路器QF6与第二母线连接；第一母线和第二母线分别通过断路器QF9和断路器QF10连接至牵引网。

第一既有系统牵引变压器与第二既有系统牵引变压器为现有铁路所使用的牵引变压器，第一柔性牵引变压器与第二柔性牵引变压器采用电力电子变换器实现三相-单相变换给牵引网供电。

本发明的有益效果是：根据本发明的柔性牵引供电系统，可准确判断馈线处故障发生方向，无故障方向判断死区，从而可增加保护的可靠性，简化保护配置，可解决既有牵引供电系统中存在的无功、负序和谐波等电能质量问题。

基于以上系统，本发明还提出一种柔性牵引供电系统的故障方向判断方法，包括以下步骤：

S1：在柔性牵引供电系统中，确定故障发生时的死区故障段和非死区故障段；

S2：分别在死区故障段和非死区故障段确定柔性牵引供电系统的故障方向。