• ISSN 0258-2724
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新型电缆贯通供电系统的保护方案

张丽艳 罗博 郑兴 刘逾霄 王杰

张丽艳, 罗博, 郑兴, 刘逾霄, 王杰. 新型电缆贯通供电系统的保护方案[J]. 西南交通大学学报, 2023, 58(5): 1135-1144. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220510
引用本文: 张丽艳, 罗博, 郑兴, 刘逾霄, 王杰. 新型电缆贯通供电系统的保护方案[J]. 西南交通大学学报, 2023, 58(5): 1135-1144. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220510
ZHANG Liyan, LUO Bo, ZHENG Xing, LIU Yuxiao, WANG Jie. Protection Scheme of New Continuous Cable Power Supply System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2023, 58(5): 1135-1144. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220510
Citation: ZHANG Liyan, LUO Bo, ZHENG Xing, LIU Yuxiao, WANG Jie. Protection Scheme of New Continuous Cable Power Supply System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2023, 58(5): 1135-1144. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220510

新型电缆贯通供电系统的保护方案

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220510
基金项目: 国家自然科学基金(51877182);四川省科技计划(2020YJ0011)
详细信息
    作者简介:

    张丽艳(1979—),女,副教授,博士,研究方向为新型牵引供电理论,E-mail:xphfy@swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U223

Protection Scheme of New Continuous Cable Power Supply System

  • 摘要:

    为解决新型电缆贯通供电系统的接触网和牵引电缆使用现有分段保护方案会误动作的问题,研究负荷电流对接触网电流纵差保护的作用机理,提出接触网采用故障分量电流纵差保护方案;并利用相量法分析空载情况下电容电流对牵引电缆现有保护方案的影响,通过在每个分段回路牵引电缆的首、末两端空载时并联电抗器,及负载时切除电抗器,实现电流纵差的保护. 研究结果表明:接触网中的负荷电流由两侧牵引变压器一起供给是引起接触网电流纵差保护误动作的原因,而提出的采用故障分量电流构成的接触网短路保护不受双边供电下正常负荷电流的影响;空载情况下,电容电流会使牵引电缆末端电流较首端电流的幅值和相角发生变化,导致保护误动作,提出的牵引电缆首末两端并联电抗器的方法可以解决这个问题.

     

  • 图 1  电缆贯通供电系统结构

    Figure 1.  Continuous cable power supply system structure

    图 2  接触网分段保护结构示意

    Figure 2.  Catenary sectional protection structure

    图 3  故障分量电流原理

    Figure 3.  Principle of fault component current

    图 4  D1、D2故障附加状态

    Figure 4.  D1 and D2 fault additional status

    图 5  D1、D2故障分量电流相量

    Figure 5.  D1 and D2 fault component current phasor

    图 6  接触网保护动作程序框图

    Figure 6.  Procedure of catenary protection action

    图 7  D1电缆回路等值电路

    Figure 7.  Equivalent circuit of D1 cable loop

    图 8  D1电缆回路电流、电压相量

    Figure 8.  Current and voltage phasors of D1 cable loop

    图 9  D2电缆回路等值电路

    Figure 9.  Equivalent circuit of D2 cable loop

    图 10  D2电缆回路电流、电压相量

    Figure 10.  Current and voltage phasors of D2 cable loop

    图 11  电容电流补偿示意

    Figure 11.  Capacitance current compensation

    图 12  牵引电缆保护动作流程

    Figure 12.  Procedure of traction cable protection action

    图 13  负荷电流和组合式同相供电补偿电流关系

    Figure 13.  Relationship between load current and compensation current of combined in-phase power supply

    图 14  电缆贯通供电系统仿真模型

    Figure 14.  Simulation model of continuous cable power supply system

    图 15  工况1电压电流波形

    Figure 15.  Voltage and current waveforms under condition 1

    图 16  工况2电压电流波形

    Figure 16.  Voltage and current waveforms under condition 2

    图 17  工况3电压电流波形

    Figure 17.  Voltage and current waveforms under working condition 3

    图 18  工况4电压电流波形

    Figure 18.  Voltage and current waveforms under working condition 4

    表  1  工况1数据

    Table  1.   Data under working condition 1

    方法U1/kVU2/kVU3/kVD1 差动电流/AD1 制动电流/AD2 差动电流/AD2 制动电流/A
    现有方法17.19817.24717.385491.2640496.2250
    本文方法17.19817.24717.3850000
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    表  2  工况2数据

    Table  2.   Data under working condition 2

    方法U1/kVU2/kVU3/kVD1 差动电流/AD1 制动电流/AD2 差动电流/AD2 制动电流/A
    现有方法22.40213.58819.798582.22308951.9950
    本文方法采样 126.71926.29126.81384.654332.9613480.336828.158
    本文方法采样 225.52423.08024.869115.6951049.22911058.3982368.965
    本文方法采样 325.10321.81324.14411.3361161.15713402.4262740.661
    本文方法采样 424.62720.62223.409120.269382.1647222.3691448.219
    本文方法采样 523.01815.82920.827144.321682.6232614.296442.224
    本文方法采样 622.40213.58819.79836.9651012.3646693.2691117.495
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    表  3  空载电容电流

    Table  3.   Capacitance current without load A

    D1 左侧D1 右侧D2 左侧D2 右侧
    33.522i33.429i40.123i40.284i
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    表  4  各种工况下回路D1、D2供电电缆数据

    Table  4.   Data of power supply cables in D1 and D2 loops under various working conditions

    工况UT1/kVUT2 /kVUT3/kVD1 差动电流/AD1 制动电流/AD2 差动电流/AD2 制动电流/A
    负载正常运行54.78455.04255.01966.124284.12583.256155.546
    负载 D1 供电电缆接地24.12432.89032.8219154.1599049.58977.55394.227
    负载 D1 电缆相间短路0.65324.84224.67712614.59412186.23435.55685.269
    现有方法空载非短路运行35.32635.22835.36863.334079.9560
    现有方法空载 D1 供电电缆接地24.39032.98433.0559191.2260154.9530
    现有方法空载 D1 电缆相间短路0.68624.88624.81712650.2210133.8950
    本文方法空载非短路运行35.00135.00135.0010.080221.6650.110311.000
    本文方法空载 D1 供电电缆接地24.14732.76532.6529203.2289038.9650.211199.356
    本文方法空载 D1 电缆相间短路0.66724.83724.68112633.96812178.8460.051568.596
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-21
  • 修回日期:  2022-11-09
  • 网络出版日期:  2023-06-15
  • 刊出日期:  2022-12-01

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