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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

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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]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 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]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 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 4D1、D2故障附加状态

    Figure 4.D1and D2fault additional status

    图 5D1、D2故障分量电流相量

    Figure 5.D1and D2fault component current phasor

    图 6接触网保护动作程序框图

    Figure 6.Procedure of catenary protection action

    图 7D1电缆回路等值电路

    Figure 7.Equivalent circuit of D1cable loop

    图 8D1电缆回路电流、电压相量

    Figure 8.Current and voltage phasors of D1cable loop

    图 9D2电缆回路等值电路

    Figure 9.Equivalent circuit of D2cable loop

    图 10D2电缆回路电流、电压相量

    Figure 10.Current and voltage phasors of D2cable 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/kV U2/kV U3/kV D1差动电流/A D1制动电流/A D2差动电流/A D2制动电流/A
    现有方法 17.198 17.247 17.385 491.264 0 496.225 0
    本文方法 17.198 17.247 17.385 0 0 0 0
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    表 2工况2数据

    Table 2.Data under working condition 2

    方法 U1/kV U2/kV U3/kV D1差动电流/A D1制动电流/A D2差动电流/A D2制动电流/A
    现有方法 22.402 13.588 19.798 582.223 0 8951.995 0
    本文方法采样 1 26.719 26.291 26.813 84.654 332.961 3480.336 828.158
    本文方法采样 2 25.524 23.080 24.869 115.695 1049.229 11058.398 2368.965
    本文方法采样 3 25.103 21.813 24.144 11.336 1161.157 13402.426 2740.661
    本文方法采样 4 24.627 20.622 23.409 120.269 382.164 7222.369 1448.219
    本文方法采样 5 23.018 15.829 20.827 144.321 682.623 2614.296 442.224
    本文方法采样 6 22.402 13.588 19.798 36.965 1012.364 6693.269 1117.495
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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
    33.522i 33.429i 40.123i 40.284i
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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 D1and D2loops under various working conditions

    工况 UT1/kV UT2/kV UT3/kV D1差动电流/A D1制动电流/A D2差动电流/A D2制动电流/A
    负载正常运行 54.784 55.042 55.019 66.124 284.125 83.256 155.546
    负载 D1供电电缆接地 24.124 32.890 32.821 9154.159 9049.589 77.553 94.227
    负载 D1电缆相间短路 0.653 24.842 24.677 12614.594 12186.234 35.556 85.269
    现有方法空载非短路运行 35.326 35.228 35.368 63.334 0 79.956 0
    现有方法空载 D1供电电缆接地 24.390 32.984 33.055 9191.226 0 154.953 0
    现有方法空载 D1电缆相间短路 0.686 24.886 24.817 12650.221 0 133.895 0
    本文方法空载非短路运行 35.001 35.001 35.001 0.080 221.665 0.110 311.000
    本文方法空载 D1供电电缆接地 24.147 32.765 32.652 9203.228 9038.965 0.211 199.356
    本文方法空载 D1电缆相间短路 0.667 24.837 24.681 12633.968 12178.846 0.051 568.596
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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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