轨道交通直流牵引网任意位置短路时的暂态电流计算方法

摘要

本发明涉及一种轨道交通直流牵引网任意位置短路时的暂态电流计算方法。近端故障的分析，目前还没有简单实用的计算方法，更没有明确的区分远端、近端以及出口短路的方法。本发明首先获得计算参数，其次计算稳态短路电流计算值，然后根据故障位置计算区分系数，最后根据区分系数选择出口短路、近端短路或远端短路计算公式来进行暂态电流的计算。本发明根据故障位置计算区分系数，再根据区分系数的大小选择远端、近端或出口短路的暂态电流计算方法。本发明不仅填补了目前没有近端短路暂态电流计算方法的空白，而且使轨道交通直流系统任意点故障都能有满足工程误差要求的实用计算方法。

主权项

轨道交通直流牵引网任意位置短路时的暂态电流计算方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1.获得计算参数；具体包括：交流侧供电系统短路电抗X_s、整流变压器全短路电抗X_k、整流变压器等效电阻R_T、整流变压器二次侧线电压额定值U₂、12脉波整流机组的换相电抗X_c、从整流端口看出去的外电路等效阻抗Z_eql，即R_eql+jX_eql；其中，Z_eql是与故障位置相关的参数，R_eql为外电路等效电阻，X_eql为外电路等效电抗；步骤2.计算稳态短路电流值I_k，具体是将整流机组等效成带内阻的电压源，通过建立24脉波整流机组的外特性线性化模型来计算稳态短路电流；步骤3.根据故障位置计算区分系数K_sc，具体是：$K_{\mathrm{sc}}=\frac{X_{\mathrm{eql}}}{R_s+\left|Z_{\mathrm{eql}}\right|}$其中，R_s为远端短路时交流侧及整流机组的等效内电阻，大小由换相电抗X_c决定，单台整流机组是12脉波，等效内阻是由于24脉波是两台12脉波整流机组并联而成，因此步骤4.根据区分系数选择出口短路、近端短路或远端短路计算公式进行暂态电流计算；具体是：若区分系数在0≤K_sc≤0.05区间，则选择出口短路计算公式$i=4\times \frac{6}{\pi }\times \sin \left(\frac{\pi }{6}\right)\sqrt{2}{I}_c[1-\sin (\frac{\pi }{2}-\mathrm{wt})e^{-R_{T}t/L_T}],$其中，$L_T=\frac{X_T}{\omega },X_T=2·(X_k+X_S),I_c=\frac{U_2/\sqrt{3}}{\sqrt{R_T^2+X_T^2}};$若区分系数在0.75≤K_sc≤1区间，则选择远端短路计算公式i＝I_k(1‑e^‑t/T)，其中I_k由步骤2获得；时间常数T为T＝L_eq/R_eq，而R_eq+jωL_eq＝R_s+Z_eql；若区分系数在0.05＜K_sc＜0.75区间，则选择近端短路计算公式$i=K_{\mathrm{cl}}·I_k(1-E^{-t/T})+(1-K_{\mathrm{cl}})·4\times \frac{6}{\pi }\times \sin \left(\frac{\pi }{6}\right)\sqrt{2}{I}_c[1-\sin (\frac{\pi }{2}-\mathrm{wt})e^{-R_{T}t/L_T}],$其中，K_cl为近端短路计算权重系数，K_cl＝(K_sc‑0.05)/0.7。