【正文】 輸出的電壓波形脈動(dòng)較小，一個(gè)正弦周期之內(nèi)有 12 個(gè)脈動(dòng)。 12 脈波 牽引整流供電電路仿真模型 12 脈波整流電路仿真模型 根據(jù)上述 12 脈波整流電路原理，在 Matlab/Simulink 環(huán)境下建立 12 脈波整流電路真模型，如圖 4 一 11 所示。變電所 1 提供的短路電流1dI = 31 II? =。 ○ 1 不考慮對(duì)側(cè)接觸網(wǎng)的影響，建立如下 336 電路模型。 。但隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，絕緣支座發(fā)生絕緣老化或支撐件上出現(xiàn)污穢物，產(chǎn)生的泄漏電流通過(guò)絕緣支座流向接地扁銅然后經(jīng)變電所地網(wǎng)流回變電所負(fù)極，這種由絕緣泄漏引起的短路故障也為非金屬性短路故障的一種。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微處理器的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了電流上升率和電流增量保護(hù)，極大地提高了直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)裝置的可靠性和準(zhǔn)確率。牽引變電所的數(shù)量與直流牽引電壓等級(jí)、牽引網(wǎng)最大電壓損失允許值等多個(gè)因素有關(guān)。當(dāng)然，非正弦電 壓施加在線性電路上，電流也是非正弦。其電路原理圖如圖223?；谝陨显?，世界各國(guó)城市軌道交通的供電電壓都在 550 一 1500V 之間，但其檔級(jí)很多，這是由各種不同交通形式，不同發(fā)展歷史時(shí)期造成的。 本文主要研究?jī)?nèi)容 本文針對(duì)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際分析了城市軌道交通直流側(cè)短路故障的模型以 及直流保護(hù)問(wèn)題。亦有學(xué)者對(duì) 48 脈波整流電路進(jìn)行了分析 [18]。直流牽引供電系統(tǒng)的特殊性增加了故障計(jì)算與分析的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的供電計(jì)算方法，每次計(jì)算僅僅涉及兩個(gè)變電所，認(rèn)為正常雙邊供電時(shí)，列車(chē)僅從相鄰的左右兩個(gè)牽引變 電所取流。 analyzed and calculated according to the characteristics of urban rail transit traction transformers and traction work parameters, and the establishment of a unilateral forequivalent circuit model in the electricity and bilateral power supply, given the formula and an example of the steadystate current in the power supply. Secondly, this article were made by the different shortcircuit fault this paper, the Matlab / Simulink tool widely used in urban rail transit DC power supply system 12 pulse, 24 pulse DC power supply system modeling and simulation,Subway DC traction substation 12/24 pulse rectifier unit simulation model, and analysis the harmonic content of the 12/24 pulse rectifier unit load,and obtained 24 pulse rectifier unit 12 pulserectifier unit 11, 13 times harmonic suppression the basis of the model, DC1500V contact wirepowered subway line under different fault shortcircuit fault simulation was analyzed. As not a substation supply line shortcircuit fault current, but across the board is connected to the substation supply shortcircuit current. More accurately reflect the shortcircuit current conditions this paper consider four bilateral electricity substation supply model, and analysis the difference between shortcircuit fault simulation variation proximal short circuit and remote shortcircuit shortcircuit of precision parameter calculation, modeling, will have a huge impact on rate of rise and amplitude shortcircuit current drawn simulation. To better grasp the changes shortcircuit current conditions, the article simulation parameters DCside shortcircuit current. Finally, this paper bined with the actual operation subway, the subway lootive using straightline traction motor start the fault reclesing transient current to simulation analysis, bined with given current trip protection and di/dt+△ I protect the two majorprotection setting principles for the current trip protection and di /dt + △ I protection parameters be setting calculation, with the use and protection were analyzed. Keywords: DC traction power supply system。城市軌道交通短路故障的分析計(jì)算與仿真是提高牽引供電系統(tǒng)安全運(yùn)行能力及相關(guān)保護(hù)與控制技術(shù)的基礎(chǔ)。 Current rising rate protection。本文建立了考慮 4 座變電所影響的雙邊供電短路故障模型，并通過(guò)實(shí)例分析計(jì)算得出短路故障時(shí)的電流大小，為保護(hù)裝置的設(shè)定提供理論依據(jù)，使得保護(hù)裝置的動(dòng)作值更加合理。然而軌道是不規(guī)則體，要直接精確計(jì)算軌道的暫態(tài)阻抗非常的復(fù)雜。這是變電所設(shè)備選擇、保護(hù)設(shè)計(jì)和運(yùn)行分析的重要依據(jù)。城市電網(wǎng) 110kV 的高壓電源 (或 10kV 的中壓電源 )經(jīng)過(guò)主變電所 (或電源開(kāi)閉所 )后，將 10kV(或 35kV、 20kV)的中壓電源送給牽引供電系統(tǒng)。 T1 和 D1 單獨(dú)工作時(shí)，輸出 12 脈波的直流電源； T2 和 D2 單獨(dú)工作時(shí)，也輸出 12 脈波的直流電源。 24 脈整流電路的引入對(duì)網(wǎng)側(cè)諧波影響的因數(shù)主要包含兩點(diǎn)：首先是網(wǎng)側(cè)繞組移向角 ?誤差，其次是整流機(jī)組兩臺(tái)變壓器的的負(fù)荷不平衡。 表 1 系統(tǒng)電壓波動(dòng)范圍 系統(tǒng)標(biāo)稱電壓（ V) 系統(tǒng)最低電壓（ V) 系統(tǒng)最高電壓（ V) 750 500 900 1500 1000 1800 牽引變電所向接觸軌供電有兩種大的分類 :單邊供電和雙邊供電，如圖 2— 31 所示。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 3 章 直流短路計(jì)算 直流短路介紹 通過(guò)對(duì)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)短路過(guò)程分析計(jì)算，正確選擇和校驗(yàn)電器設(shè)備，完善直流供電系統(tǒng)保護(hù)裝置的設(shè)置和整定值計(jì)算的原則方法，為供電設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供理論依據(jù)，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。通過(guò)計(jì)算分析出整流電路的外特性，然后再分析運(yùn)行狀態(tài)來(lái)計(jì)算出短路阻抗。 。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 4422322332131112RrRRrRII ??????? 。 本章小結(jié) 本章首先分析計(jì)算了牽引所中變壓器的參數(shù)和對(duì)牽引網(wǎng)的阻抗計(jì)算方法進(jìn)行了分析。 RLC 為負(fù)載參數(shù) 。圖中 ini ini2 測(cè)出電源 A、 B 的輸入電流； scope2 從上到下一次顯示模型整流后的輸出電流、負(fù)載端電壓、模型輸出電壓。從圖中可以看出各次諧波的含量都比較低， 7 次諧波含量較大。仿真時(shí)為簡(jiǎn)化模型我們做如下假設(shè) [20]:(l)交流側(cè)三相電壓平衡，忽略交流側(cè)諧波電壓畸變對(duì)整流機(jī)組運(yùn)行模式的影響 。 321213 RRR RRr ??? . 本文計(jì)算短路電路時(shí)直接用 21 IIIk ?? ，會(huì)比采用變換前電路計(jì)算所得電流稍大。短路暫態(tài)阻抗的計(jì)算方法主要有： (1)采用數(shù)值計(jì)算的方法，如有限差分法和有限元方法，參見(jiàn)文獻(xiàn) [7]； (2)將不規(guī)則橫截面導(dǎo)體等效為柱狀均勻長(zhǎng)直導(dǎo)體的方法 [7]； (3)基于導(dǎo)體細(xì)分的方法，該方法的基本思路就是將整個(gè)導(dǎo)體細(xì)分為若干子部分，分析細(xì)分導(dǎo)體間的電磁關(guān)系，建立電感、電阻計(jì)算矩陣 [6]。 分裂電抗： 020 )(*4 ??? kbf XXX ? 。根據(jù)直流短路方式的不同分為金屬性短路和非金屬性短路 [11]。 變電所 變電所 分區(qū)亭 圖 2— 31 接觸軌供電原理圖 直流供電保護(hù)系統(tǒng) 地鐵直流供電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)確保地鐵交通安全可靠運(yùn)行具有舉足輕重的作用。一般，牽引網(wǎng)電壓等級(jí)較高時(shí)，為了安全和保證一定的絕緣距離，宜采用架空式接觸網(wǎng)。 直流牽引供電系統(tǒng)諧波分析 在理想的電 力系統(tǒng)中，電流和電壓都是純粹的正弦波。本文將著重討論 24 脈波整流系統(tǒng)的仿真模型。最后建立了短路故障沖擊電流仿真和機(jī)車(chē)啟動(dòng)仿真模型，在此模型基礎(chǔ)上仿真了機(jī)車(chē)近端啟動(dòng)、中端啟動(dòng)各變電所供流情況。文獻(xiàn) [9]采用 Matlab/Simulink 軟件對(duì)直流供電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真計(jì)算，詳細(xì)地分析了 24 脈波整流裝置的運(yùn)行工況以及理想狀態(tài)下的整流特性，系統(tǒng)地研究了直流供電網(wǎng)短路故障暫穩(wěn)態(tài)過(guò)程。為地鐵牽引供電設(shè)計(jì)、裝置選擇、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、保護(hù)裝置整定提供數(shù)據(jù)參考。由此可見(jiàn)，中國(guó)的軌道交通建設(shè)具有宏大的發(fā)展前景，廣闊的市場(chǎng)價(jià)值，該行業(yè)的發(fā)展壯大，將推動(dòng)軌道交通的各種配套技術(shù)尤其是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的跟蹤發(fā)展，進(jìn)而形成城市軌道交通行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)體系。為更精確反應(yīng)短路電流狀況，本文建立了考慮四座變電所供電的雙邊供電模型，并對(duì)不同點(diǎn)短路故障進(jìn)行仿真分析，得出了近端短路與遠(yuǎn)端短路時(shí)的短路電流變化規(guī)律。由于當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)不是一座變電所供給短電流，而是由全線相連的變 電所供給短路電流。因而大力發(fā)展地鐵等城市軌道交通己成為各國(guó)大城市的共識(shí)。接著本文建立采用 24 脈波整流電路牽引供電的雙邊供電模型，希望通過(guò)仿真得出不同短路 故障點(diǎn)時(shí)的暫態(tài)電流波形特征，直流側(cè)電阻和電感變化對(duì)短路電流的影響，機(jī)車(chē)啟動(dòng)電流曲線。文獻(xiàn) [7]采用基于張量分析的時(shí)變拓?fù)浞▽?shí)現(xiàn)直流牽引系統(tǒng)交直流變換過(guò)程的建模與數(shù)字仿真計(jì)算，詳細(xì)地分析了直流牽引系統(tǒng)交直流變換基本構(gòu)成單元三相橋式 6 脈波整流和并聯(lián) 12 脈波橋式整流的運(yùn)行工況，以及非理想狀態(tài)下各參數(shù)對(duì)整流外特性的影響。文中建立 24 脈波整流機(jī)組牽引供電的雙邊供電模型，并在此基礎(chǔ)上仿真了不同短路點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí) 的電流變化和變電所供流情況；為更精確的掌握短路電流情況，本章建立了多座變電站影響時(shí)接觸線對(duì)鋼軌、接觸線對(duì)扁銅短路以及直流側(cè)電阻與電感變化對(duì)短路故障電流影響的仿真模型。因?yàn)?24 脈波牽引整流系統(tǒng)相比 12 脈波牽引整流系統(tǒng)具有更強(qiáng)的削弱網(wǎng)側(cè)諧波電流的功能，因此可以減小諧波含量、降低軌道交通對(duì)公用電網(wǎng)的不良影響，同時(shí)在電壓調(diào)節(jié)控制上 有更強(qiáng)的靈活性并且可以減少直流側(cè)電壓的波動(dòng)，所以 24 脈波牽引整流系統(tǒng)將成為我國(guó)城市軌道交通中電網(wǎng)建設(shè)的主流。 24 脈波整流電路輸出電壓脈動(dòng) 24 次，含24n? 1 次諧波，空載輸出電壓幅值為： UUdo ? 。我國(guó)在地鐵軌道系統(tǒng)中，架空式和接觸軌式均有采用。接觸軌系統(tǒng)是牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分。這些損傷及故障都可能導(dǎo)致?tīng)恳W(wǎng)短路，所以牽引網(wǎng)發(fā)生故障的可能性很高。 半穿越電阻： *100 22 ??nbb SUUX ? 。對(duì)于該類問(wèn)題的計(jì)算分析有多種方法，由于計(jì)算不是本文重點(diǎn)，本文不作推算。 321322 RRR RRr ??? 。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第 4 章 直流短路故障仿真模型 在 MATLAB 一 simulink 的環(huán)境下對(duì)等效 12/24 脈波牽引移相整流電路進(jìn)行仿真，文中的模型就是基于 版本中的電力系統(tǒng)工具箱 (simPowersystems)建立的。下坐標(biāo)系所示部分為電流（電壓）的諧波總含量與各次諧 波的含量，橫坐標(biāo)軸表示的是波形諧波的次數(shù)，縱坐標(biāo)軸則表示的是各次諧波與輸出的