[发明专利]一种柔性牵引供电系统及其故障方向判断方法

权利要求书

1.一种柔性牵引供电系统的故障方向判断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在柔性牵引供电系统中，确定故障发生时的死区故障段和非死区故障段；

S2：分别在死区故障段和非死区故障段确定柔性牵引供电系统的故障方向；

执行故障方向判断方法的柔性牵引供电系统包括第一柔性牵引变电所和第二柔性牵引变电所；所述第一柔性牵引变电所包括第一既有系统牵引变压器、第一柔性牵引变压器、第一母线、断路器QF1-QF2、断路器QF5、断路器QF7和断路器QF9；所述第二柔性牵引变电所包括第二既有系统牵引变压器、第二柔性牵引变压器、第二母线、断路器QF3-QF4、断路器QF6、断路器QF8和断路器QF10；

所述第一既有系统牵引变压器通过断路器QF1-QF2与第一母线连接；所述第二既有系统牵引变压器通过断路器QF3-QF4与第二母线连接，所述第一母线和第二母线分别通过断路器QF7和断路器QF8连接至牵引网；

所述第一柔性牵引变压器通过断路器QF5与第一母线连接；所述第二柔性牵引变压器通过断路器QF6与第二母线连接；所述第一母线和第二母线分别通过断路器QF9和断路器QF10连接至牵引网；

所述步骤S1中，确定死区故障段和非死区故障段的具体方法为：将母线与牵引网中接触网的馈电线之间的馈线断路器保护安装处电压U_m与功率方向元件电压死区最大电压值U_S1进行比较，并将断路器保护安装处电压U_m大于功率方向元件电压死区最大电压值U_S1的区域作为非死区故障段，将断路器保护安装处电压U_m小于或等于功率方向元件电压死区最大电压值U_S1的区域作为死区故障段；

所述步骤S2中，确定第一柔性变电所的故障方向的具体方法为：测量馈线处断路器QF9保护安装处电流I_m1，分别计算馈线处断路器QF9上端G₁处短路故障时和下端G₂处短路故障时对应的馈线断路器QF9保护安装处的上端电流I₁和下端电流I₂，并在躲过上端电流I₁且不大于下端电流I₂的范围内，进行整定，得到电流整定值I_set1，其中，上端电流I₁和下端电流I₂的计算公式分别为：

式中，E₂为第二柔性牵引变电所系统等值电势，Z_S2为第二柔性牵引变电所QF6背侧系统阻抗，Z_L1为第二柔性牵引变电所QF6到G₁处的线路阻抗，E₁为第一柔性牵引变电所系统等值电势，Z_S1为第二柔性牵引变电所QF5背侧系统阻抗，Z_L2为第一柔性牵引变电所QF5到G₂处的线路阻抗，G₁和G₂点分别为馈线QF9保护安装处近端上下侧的两个点；

若馈线处断路器QF9保护安装处电流I_m1小于电流整定值I_set1，则故障方向为反方向，若断路器保护安装处电流值I_m1大于或等于电流整定值I_set1，则故障方向为正方向，其中，馈线处断路器QF9下端G₂侧故障为正方向故障，馈线处断路器QF9上端G₁侧故障为反方向故障；

确定第二柔性变电所的故障方向的具体方法为：测量馈线处断路器QF10保护安装处电流I_m2，分别计算馈线处断路器QF10上端G₃处短路故障时和下端G₄处短路故障时对应的馈线断路器QF10保护安装处的上端电流I₃和下端电流I₄，并在躲过上端电流I₃且不大于下端电流I₄的范围内，进行整定，得到电流整定值I_set2，其中，上端电流I₃和下端电流I₄的计算公式分别为：

式中，Z_S2为第二柔性牵引变电所QF6背侧系统阻抗，Z_L4为第二柔性牵引变电所QF6到G₄处的线路阻抗，Z_L3为第一柔性牵引变电所QF5到G₃处的线路阻抗，G₃和G₄点分别为馈线QF10保护安装处近端上下侧的两个点；

若馈线处断路器QF10保护安装处电流I_m2小于电流整定值I_set2，则故障方向为反方向，若断路器保护安装处电流值I_m2大于或等于电流整定值I_set2，则故障方向为正方向，其中，馈线处断路器QF10下端G₄侧故障为正方向故障，馈线处断路器QF9上端G₃侧故障为反方向故障；

所述步骤S2中，在非死区故障段中确定第一柔性变电所和第二柔性变电所的故障方向判断方法相同，具体为：测量馈线处断路器QF9和QF10保护安装处电压和电流，根据线路阻抗角选取最大灵敏角，根据最大灵敏角对测量电压进行移相，若移相后电压与电流之间的相位差绝对值小于90°，则故障方向为正方向，若移相后电压与电流之间的相位差绝对值大于或等于90°，则故障方向为负方向。