具体实施方式
图1是本发明方法的流程示意图。
步骤S101,保护装置对电流进行采样,得到电流的瞬时采样值存入采样队列;
步骤S102使用电流上升率判据判断电流是否有突变,电流无突变则结束,若有突变则进入步骤S103;
步骤S103从采样队列中取得电流突变后的电流采样值;
步骤S104使用S103中得到的采样值,计算采样值墨西哥小帽小波变换结果;
步骤S105计算墨西哥小帽小波变换终点与起始点的差值;
步骤S106判断S105得到的差值是否大于预设上限值W:
若差值大于W则判为电流为机车启动所产生,进入步骤S109,闭锁保护,进入S110结束;
若差值小于W则进入步骤S107判断S105得到的差值是否大于预设下限值V;
步骤S107:若差值大于V则判为电流为故障情况所产生,进入步骤S108,保护动作跳开断路器,进入S110结束;
若差值小于V则判为电流为机车调速或电流正常波动所产生,进入步骤S109,闭锁保护,进入S110结束。远方短路电流:
单边双机组供电,10kv交流系统,三相双向双绕组牵引变压器,三相6脉波桥式整流,铁三轨馈电,走行轨回流。系统参数如下:
1.交流系统参数:
Xs=0.004452/phase(已折算至变压器二次侧值)
2.变压器参数:
变压器容量:1.8MVA
电压比:10.5KV/0.64KV
频率:50HZ
变压器短路阻抗:7%
短路损耗:13KW
各等值参数计算如下:
xT=0.0159Ω/phase
rT=0.00164Ω/phase
LT=0.0506mH/phase
3.640v电缆电阻:0.00010/phase
4.整流器参数:
整流桥臂正向压降:5V
桥臂电阻:0.55mΩ
5.其它接触电阻:0.0005Ω/phase
6.电站直流侧电阻、电感:
变电站直流电缆电阻:0.0006Ω
变电站直流电缆电感:0.03mH
其它接触电阻和电感:0.0006Ω,0.04mH
7.等效参数计算:
交流侧总电抗:
X=0.0044+0.0159==0.0203Ω/phase
交流侧总电阻:
R=0.00164+0.0001+0.0005=0.00224Ω/phase
直流侧电感:
Ldc_all=0.03+0.04=0.07mH
直流侧电阻:
Rdc_all=0.0006+0.0006=0.0012Ω
8.双机组单端供电远端短路计算电站整流等效电路参数(按照整流在第I工况计算换相等值):
Lstation=(0.0969+0.07)/2=0.083mH
Rstation=(0.0227+0.0012)/2=0.012Ω
9.三轨和走行轨参数:
三轨51.36kg/m,截面积6543mm2,周长为527mm,相对磁导率μr=300,电导率σ=8*106s/m。
走行轨为51.514kg/m,截面积6300mm2,周长为607mm,相对磁导率μr=180,电导率σ=4.1*106s/m。
利用麦克斯韦方程组和Bessel函数,通过故障电流迭代计算部分结果,如下表所示:
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使用墨西哥小帽小波变换处理远方短路电流。
机车起动电流:
机车牵引电机(M1-M4)采用三相交流异步电动机,参考北京地铁13号线机车主要参数如下:
●额定功率180kW
●额定电压550V
●额定电流237A
●转速2011r/min
●频率68Hz
●转差率1.4%
●效率≥90%
●功率因数≥85%
●定子每项电阻、漏抗:r1=0.122Ω x1=0.79Ω
●转子折算到定子侧的每相电阻、漏抗:r2=0.117Ω x2=0.733Ω
●机车上平抗滤波器电感:L=5.2mH
采用2台交流感应电机模型等效机车内电机M1-M4,每台电机额定功率等效为360kW,额定电压为550V。交流异步牵引电动机由两台牵引逆变器进行集中供电,电机输入端直接与逆变器输出端相连,电路图如图3,再对机车电传动过程进行计算:
电机输出功率:
Pmo=P/η1=420.8/0.97=433.8(kW)
(等效单电机输出最大功率=433.8kW/2=216.9kW),式中:η1——电机传动效率,取0.97,P——牵引功率。
电机输入功率:
Pmi=Pmo/η2=433.8/0.92=471.5(kW)
(等效单电机输入最大功率=471.5kW/2=235.75kW),式中:η2——电机效率,取0.92。
变流器输出功率:
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(等效单变流器输出最大功率=554.75/2=277.4kW),式中:
——电机功率因数,取85%。
等效单电机最大电流:
Id=(PI/2)/3Ud=(554.75×1000/2)/1.732×550=291.2(A)]]>
式中:Ud——电机额定线电压。
直流侧最大电流(单IGBT逆变器):
Id=(PI/2)/UL×η3=(554.75×1000/2)/600×0.95=486.6(A)
式中:UL——电网直流侧电压,η3——逆变器效率,取95%。
使用墨西哥小帽小波变换处理机车启动电流。
分别对上述远方短路电流和机车启动电流进行墨西哥小帽小波变换的第七重小波分解的CWT结果,见附图2和附图3,根据本系统特征,取W值为300,V值为100,根据图1:当变换结果终点与启始点的差值大于300,可判断为机车启动电流,保护装置不动作;当差值小于100,可判断为直流机车正常运行,保护装置不动作;当差值介于100与300之间,属于故障情况,保护装置动作。