高速铁路在世界上已经有了40年的历史,但在中国还处在筹划阶段,在不久的将来势必会出现中国的高速铁路。2002年试验最高时速321.8km/h的秦沈客运专线的竣工为正在准备修建的运行时速300km/h以上的的京沪高速铁路打下了良好的基础。安全是铁路运输永恒的话题,牵引供电系统的安全可靠运行是保证列车安全运行的前提,在保证牵引供电系统安全可靠地向列车供电方面,供电系统的保护发挥了极其重要的作用。高速铁路与常规铁路相比其速度高,功率大,而且要采用交-直-交电力机车,这些特点无疑为供电系统的保护提出了新的要求,为保证供电系统的安全,在技术上要上一个大的台阶。从常速铁路的经验可以发现,由于我国工艺水平,管理水平等方面的原因,牵引网、牵引变压器的故障率较国外要高得多,牵引供电系统保护的拒动、误动时有发生。本文着重分析高速铁路供电系统的特点在保护问题上带来的新要求,出现的难题,力求对高速铁路牵引供电系统馈线、变压器保护进行研究,同时完善现有牵引供电系统保护原理和功能,并在此基础上从保护的基本要求(选择性、灵敏性、速动性、可靠性)出发,选定适应于高速铁路牵引供电系统的的保护配置方案。 本文首先简单地介绍了高速铁路牵引供电系统的组成和运行原理,并对交-直-交电力机车用Matlab/Simulink进行仿真。针对高速铁路的运行特点,详细分析了采用交-直电力机车及交-直-交电力机车线路馈线保护的拒动和误动机理,特别是针对交—直—交电力机车在再生制动工况下对保护装置的影响进行理论分析。并对于不同的线路,分析了馈线保护的主保护距离保护的动作特性,同时提出馈线保护的配置方案。 其次,本文对牵引变压器的保护方法进行了介绍,指出目前主保护差动保护的关键问题是区分励磁涌流和内部故障。随后,对单相变压器在空载合闸时产生的励磁涌流进行仿真分析,对励磁涌流和内部故障电流进行区分。并分析了基于磁通特性原理的变压器保护的特点和不足,在此基础上采用基于磁通特性原理的电压电流微分比方法来区分涌流和内部故障。并通过对单相变压器的仿真验证了其正确性。同时对变压器保护进行整体配置。 最后,本文针对馈线保护和变压器保护的配合问题进行了一定的探讨。