淺談鐵路牽引網故障測距原理

張星赟 劉國毅

（國電南瑞南京控制系統有限公司 南京）

淺談鐵路牽引網故障測距原理

張星赟 劉國毅

（國電南瑞南京控制系統有限公司 南京）

近年來，隨著國家大力發展高鐵經濟，并逐步走向國際，高鐵的建設需求越來越大。高速鐵路列車速度快、行車密度大，要求牽引功率高，電力牽引成為高速鐵路動力牽引的必然選擇，當線路上發生故障時，需要快速可靠的判斷出故障點并及時處理顯得尤為重要。依據不同的故障測距原理所測出的故障點距離是不同的，與實際故障點距離的差距也是不同的，選擇合適的方式尤為重要，這對于保障電氣化鐵路的暢通具有十分重要的意義。

高速鐵路；直供；AT供電；故障測距

故障測距有其專用的通道以及各種不同的故障測距原理，現如今，人們對于如何更加快速準確的測得故障點的距離及類型一直在不斷深入的研究。

1 故障測距通道

在常見的故障測距通道中，有兩種通道，一種是2M的E1通道，可采用同軸電纜進行通訊，該通道具有實時同步傳輸的特性；另一種是FE（Fast Ethernet）通道，即快速以太網，也就是通常說的百兆網。

對于AT供電方式，典型的高鐵供電臂測距系統如圖1所示。

2 常用故障測距方法

2.1 阻抗法測距

圖1

在直接供電方式中，用阻抗法進行故障測距較為廣泛。在忽略線路的分部電容和漏電導的前提下，根據故障時測量到的電壓、電流量而計算出故障回路的阻抗。由于線路長度和阻抗成正比，因此便可以求出由測距點到故障點的距離。阻抗法的優點是比較簡單可靠。但大多數阻抗法存在著精度問題。他們的誤差主要來源于算法本身的假設，測距精度深受故障點的過渡電阻的影響，只有當故障點的過渡電阻為零時，故障點的距離才能夠比較準確的計算出來，而且由于實際系統中線路不完全對稱以及測量端對側系統阻抗值不可知等因素的影響，測距誤差往往遠大于某些故障測距產品在理想條件下給出的誤差標準。

2.2 吸上電流法測距

需要通信通道；適用于T-R、F-R短路故障，不適用T-F故障。測距公式為：

式中：l——故障點到變電所（SS）的距離（km）；

Ln——變電所距第n個AT所的距離；

Dn——第n個AT與第n+1個AT之間的距離；

In，In＋1——分別為第n個AT與第n+1個AT中性點的吸上電流和；Qn，Qn＋1——自適應調整的系數。

2.3 上下行電流比原理測距

無需通信通道；供電臂為復線且末端并聯閉環供電；重合閘時測距無效；適合各種短路形式。測距公式為：

式中：l——故障點到變電所（SS）的距離（km）；

I1——故障方向供電臂的電流（A）；

I2——非故障方向供電臂的電流（A）；

L1——上行供電臂的長度（km）；

L2——下行供電臂的長度（km）；

△L——修正參數。

2.4 吸饋電流比原理測距

無需通信通道；供電臂為單線單AT區段；適合T-R、F-R短路，不適合T-F短路。測距公式為：

式中：Ix——所內AT中性點電流；

Itf——饋線視在電流；

D——故障AT段長度；

△L——修正參數。

當變電所內的自耦變壓器取消時，可采用間接方法求取Ix。

3 實例分析

現根據在金溫客專武義北-建溪供電上共進行3次短路試驗（AT方式先跳閘，重合之后直供再跳閘的只記為一次）所得到的數據進行分析：

3.1 第一次短路試驗（第2個AT區間，下行T-R，吸上電流比原理）

3.1.1 AT故障測距裝置動作報告

變電所的數據如下：上行T線電流：912.060A，上行F線電流：720.441A，下行T線電流：942.176A，下行F線電流719.839A，AT吸上電流：413.97A，測量公里標：59.820。

AT所的數據如下：并聯開關T線電流：287.51A，并聯開關F線電流：290.4A，AT 吸上電流：1127.851A。

分區所的數據如下：并聯開關T線電流：625A，并聯開關F線電流：430A，AT吸上電流：1764.038A。

實際公里標：59.739。

3.1.2 第2個區間T-R短路電流關系示意圖

圖2

由以上數據分析可知，測量誤差為-0.081km，誤差較小。

3.2 第二次短路試驗（第2個AT區間，下行F-R，阻抗法）

3.2.1 AT故障測距裝置動作報告及分析

變電所的數據如下：上行T線電流：802.448A，上行F線電流：731.344A，下行T線電流：800.146A，下行F線電流747.376A，AT吸上電流：126.98A，測量公里標：60.714。

AT所的數據如下：并聯開關T線電流：263.8A，并聯開關F線電流：776A，AT吸上電流：1137.439A。

分區所的數據如下：并聯開關T線電流：546A，并聯開關F線電流：1557A，AT吸上電流：2077.679A。

實際公里標：59.834。

同樣可繪得短路電流關系示意圖以驗證故障報告數據，由以上數據分析可知，測量誤差為-0.88km，測得的故障距離與實際故障距離誤差較大。

3.3 第三次短路試驗（第1個AT區間，下行T-R，上下行電流比原理）

AT故測裝置動作報告及分析：

變電所的數據如下：上行T線電流：802.448A，上行F線電流：731.344A，下行T線電流：800.146A，下行F線電流747.376A，AT吸上電流：777.49A，測量公里標：47.951。

AT所的數據如下：并聯開關T線電流：1197A，并聯開關F線電流：790A，AT吸上電流：1137.439A。

分區所的數據如下：并聯開關T線電流：45A，并聯開關F線電流：86A，AT吸上電流：2077.679A。

實際公里標：48.140。

同樣可繪得短路電流關系示意圖以驗證故障報告數據，由以上數據分析可知，測量誤差為0.189km，測得的故障距離與實際故障距離誤差較小。

4 結束語

對于單線直供和BT牽引網，故障測距原理主要是電抗距離查表法。對于AT供電方式，主要有吸上電流比法、吸饋電流比和上下行電流比法，當正饋線和接觸線發生斷線故障時，AT故障測距失效，故標距離與實際距離相差太大，此時應投入阻抗法測距。要提高故測精度，應當選擇合適的測距方法，并根據實驗以及運行過程中的數據，不斷對整定參數進行修改，在實際故障查找過程中不斷積累經驗，這對于保證鐵路平穩運行有著十分重要的意義。

[1]國電南瑞科技股份有限公司.《高速鐵路牽引網故障處理決策裝置說明書》[Z].

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U226.8

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1004-7344（2016）17-0085-02

2016-6-2