無線智能開關(guān)站技術(shù)研究.pdf

1、大型工礦企業(yè)和國防工程的專用線鐵路是國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的基礎(chǔ)之一,其接觸網(wǎng)的供電安全可靠,直接影響行車。在專用線與干線鐵路的接觸網(wǎng)連接處設(shè)置“智能開關(guān)”,對快速診斷和切除專用線接觸網(wǎng)故障,保障干線鐵路正常運(yùn)營,意義重大。由于現(xiàn)有的供電線路故障診斷不完善,例如:不能夠辨識瞬時(shí)與永久性故障等原因,采用現(xiàn)有技術(shù)不能夠?qū)崿F(xiàn)“智能開關(guān)”的功效,不僅缺乏相關(guān)的理論研究,也沒有相關(guān)的工程探索。為此,本文在理論和工程上研究了這樣的“智能開關(guān)”,研究成果

2、可以為新建鐵路和既有鐵路改造工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)和安全運(yùn)營,提供參考和借鑒。
　　首先,本文基于智能電器定義和專用線鐵路供電的實(shí)際需求,提出了智能開關(guān)站的技術(shù)要求,詳細(xì)地闡述開關(guān)站的設(shè)計(jì)內(nèi)容,包括開關(guān)站的一次主接線、箱體結(jié)構(gòu)、斷路器、自動(dòng)化測控系統(tǒng)、工作電源,電磁兼容與接地等。針對開關(guān)站檢修期間要保證專用線鐵路不間斷供電的特殊要求,研制了新型三位隔離開關(guān)。
　　為實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)故障的智能診斷,分析變電所和開關(guān)站故障跳閘過程,依據(jù)故

3、障電壓電流的物理機(jī)理,建立等值電路,研究故障性質(zhì)辨識的新算法。發(fā)現(xiàn)瞬時(shí)性故障辨識是關(guān)鍵,其暫態(tài)殘壓按指數(shù)規(guī)律衰減,而且衰減曲線有2個(gè)時(shí)間常數(shù),即:衰減曲線存在拐點(diǎn)。基于研究結(jié)果,總結(jié)歸納出故障性質(zhì)的智能辨識判據(jù)。為檢驗(yàn)理論研究成果,在專用線鐵路的接觸網(wǎng)上進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)創(chuàng)造了用接地導(dǎo)線串聯(lián)保險(xiǎn)絲模擬瞬時(shí)性故障的新方法。試驗(yàn)測量值與計(jì)算值的比對表明:在暫態(tài)殘壓的拐點(diǎn)時(shí)刻,兩者相對誤差僅為1.5％。試驗(yàn)結(jié)果證明了研究理論的正確性,新算法具有

4、工程應(yīng)用價(jià)值。
　　針對專用線鐵路用電負(fù)荷超載問題,提出自動(dòng)控制的新策略是:對負(fù)荷臨時(shí)超載進(jìn)行提示性跳閘警告,依靠自動(dòng)重合閘技術(shù)立即恢復(fù)供電;對負(fù)荷持續(xù)超載實(shí)行懲罰性斷電。建立負(fù)荷電流模型,推導(dǎo)負(fù)荷電流計(jì)算公式,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP算法,控制檢測信號與樣本的誤差為5％,在實(shí)際工程中驗(yàn)證了新策略的可行性。
　　為保障開關(guān)站的真空斷路器安全運(yùn)行,基于現(xiàn)有傳感器技術(shù),設(shè)計(jì)和實(shí)施了反映真空斷路器的機(jī)械特性和電氣特性的在線監(jiān)測。分析合閘與

5、分閘的物理過程,確定了合閘與分閘的開始時(shí)刻和換位點(diǎn)時(shí)刻,并提出了合閘與分閘速度的牛頓插值差分算法。在實(shí)驗(yàn)室讓實(shí)際的ZN-27.5型手車式真空斷路器一次回路帶上27.5kV高壓電進(jìn)行了試驗(yàn),結(jié)果表明本研究方法能夠?qū)φ婵諗嗦菲鞯臋C(jī)械與電氣參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測。參照技術(shù)規(guī)程要求、出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù),提出了真空斷路器的智能預(yù)警策略。
　　分析開關(guān)站的無線通信技術(shù)需求,提出了開關(guān)站無線通信的6條技術(shù)要求。為保障GSM網(wǎng)絡(luò)通信可靠,提出采

6、用小波分解和重構(gòu)的加密算法,推導(dǎo)了小波分解重構(gòu)公式和程序流程。
　　針對電力機(jī)車或動(dòng)車的弓網(wǎng)電磁噪聲影響無線通信的問題,考慮到電力機(jī)車實(shí)際運(yùn)行中弓網(wǎng)非離線狀態(tài)才是弓網(wǎng)運(yùn)行的絕大部分情況。本文運(yùn)用工程電磁場理論,基于弓網(wǎng)接觸點(diǎn)鄰域空間放電會(huì)產(chǎn)生等離子體,建立了電磁輻射天線陣模型,推導(dǎo)了弓網(wǎng)非離線電磁輻射的場強(qiáng)計(jì)算公式,按照實(shí)際參數(shù)進(jìn)行了仿真。為驗(yàn)證算法的正確性,采用場強(qiáng)測量儀對電力機(jī)車和動(dòng)車的受電弓在非離線狀態(tài)下取流產(chǎn)生的電磁噪聲輻