城市軌道交通供電直流側短路故障定位技術探討

鄒艷

在我國，人們日常出行已離不開交通工具，目前許多城市將機車作為公共交通工具，在為其供電時直流測短路產生的危害較大，需及時監測并排除故障。本文通過說明供電直流側短路故障的主要類型，簡要介紹了故障定位的幾種方法，對貝瑞隆模型的工作原理及實現過程做出介紹，希望為城市軌道交通的安全運行起到做出貢獻。

【關鍵詞】城市軌道交通；供電方式；直流測短路；故障定位

每座城市都有其獨特的軌道交通，因為城市軌道交通與人們日常生活息息相關，交通穩定、安全、流暢運行是促進整座城市經濟繁榮發展的前提條件，然而，城市軌道交通的運行需要電力系統作為支持，所以供電系統的安全性直接關系交通的穩定運行。在供電過程中，直流側短路產生的危害非常大，若發生故障會帶來嚴重的經濟損失，應及時進行排除。

1 供電直流測短路故障的主要類型

一般而言，電網內引入三十五千伏和十千伏的電壓，而軌道交通在實際運行過程中將其降壓整流，通過一定方式的轉換和運輸實現供電，若依據短路方式為故障分類，則大致可分為兩種，即金屬性短路和非金屬性短路，下面將分別對這兩類故障進行介紹。

1.1 金屬性短路故障

金屬性短路是指在為城市軌道交通提供電能的過程中由金屬發生直接接觸引發的故障，一般分為兩種情況，其一是第三軌與走形軌發生直接接觸，其二是接觸網與走形軌發生直接接觸，這兩種情況都會導致絕緣支架被擊穿并造成短路，通常這類故障的發生是人為所致。另一原因可能發生在維修過程中，工人在維修時將電路斷開，但是在維修完成后未將接觸網接地線撤銷，一旦供電恢復，必然會引發金屬性短路，由于維修人員的粗心造成的短路故障須及時進行故障排除，不然可能會造成交通癱瘓或不可估量的經濟損失。

1.2 非金屬性短路故障

非金屬短路大致可分為兩種情況，一種是兩個軌道之間經過渡電阻發生短路，另一種是兩個軌道之間因絕緣泄露發生短路。通常這類故障是由于自然原因，例如在下雨天或大雪天氣時，城市輕軌沒有頂棚遮蓋的部分受到雨雪的覆蓋，雨雪作為導體使軌道之間形成通路而發生短路故障。也可能是由于軌道交通經過長年累月的連續運行，接觸網或第三軌出現絕緣老化的現象，進而使電流外放或泄露，最終造成非金屬性短路故障。

2 供電直流測短路故障定位方法

2.1 阻抗法

阻抗法作為一種新型定位方法，是集合先進科學技術和先進思想的綜合手段，而這種定位方法又可根據工作原理和測量方法的不同分為單端量阻抗法和雙端量阻抗法，兩者相比較而言，單端量阻抗法的工作原理更簡便，而且更容易實現，最重要的是裝置成本較低，但由于對側系統過渡電阻極易對定位效果產生影響，因而造成故障定位精度不高，為了消除對側系統對精度的影響，可采用其他數學方法或物理方法消除過渡電阻，例如微分方程工頻法、一元二次方程法或電壓法等，從而達到提高精度的目的。而雙端量阻抗法的測量方法是所有故障定位中運用最廣泛的技術方法，其工作原理是推算兩端電壓流量，逐漸推算至故障點，當故障點兩端電壓相等就可得到故障點具體位置的信息，這種檢測方法主要依賴于現代化高科技技術和精確高的設備，因此定位精度更高。

2.2 行波法

行波法作為城市軌道交通直流輸電系統中很普通的定位方法，被引用的頻率很高，主要是因為其工作原理較簡單，運用行波傳輸理論基礎就很容易得到故障點的位置信息，這種方法在運用時僅僅需要運用測量裝置和行波，且只需測量記錄行波到達裝置的距離、時間及時間差，然后經過計算便可獲得位置信息，這是因為對于不同的故障，測量得到的時間和時間差不相同。

上述兩種定位方法運行起來都很方便，且均具有許多優點，例如計算方法簡單、定位精度高等，因此在直流輸電系統的故障定位時被運用的次數非常多，并且經過多年來的實踐表明，這兩種定位方法可取得良好的效果，但是由于城市軌道交通直流供電系統投入實際運行時，要引用現代化高科技設備，需要投入大量資金購買設備，當然，采用何種方法進行定位可視具體情況而定，盡量保證在最經濟的前提下提高對故障點具體位置的精確度。

3 基于貝瑞隆模型的時域故障

3.1 基本原理簡介

一般而言，當發生供電直流側短路故障時，保護裝置會發揮作用，當故障發生后，工作人員在確定故障點位置信息時可利用的信息有限，只有保護裝置記錄下來的電流和電壓，并且是故障發生之前形成的數據。由上文介紹可知故障定位方法有兩種，但均是在電流和電壓基波相量已知的前提下進行的，然而故障出現的時間很短暫，這無疑給數據提取增加難度，此時就需要收集故障發生之后與跳閘之前的時間段內所有原始數據，利用這些原始數據在時域對故障點進行測算，多次試驗表明這種方案模型在檢測定位方面有明顯效果。

3.2 定位實現

目前城市軌道交通的供電系統一般采用單邊供電，當軌道交通處于正常運行時，收集到的電流、電壓數據呈現出線性關系，通常表現為均勻下降變化，而當軌道交通出現故障時，故障點收集到的數據信息會遠離原有的線性關系，且故障點處的電壓是零，而電路中其他部分的數據仍是均勻變化。當出現數據突變的情況時，只需通過貝瑞隆模型進行計算和分析，得出故障點距離電源點的長度，即可確定故障點準確位置。

4 結束語

城市軌道交通與每個人的日常生活密切相關，代表著一座城市的經濟發展程度和生活狀態，縱觀城市軌道交通的發展過程，其安全性、穩定性已得到全面提升，但是軌道交通的安全運行需要人民群眾共同維護，也需要工作人員的細心和敬業，當出現交通故障時，可通過上文介紹的故障定位方法進行排除，保證及時清除故障，盡快恢復城市交通。

參考文獻

[1]張永祥，劉巖.牽引供電系統直流側短路故障分析[J].中國科技信息，2014（23） ：176-177.

[2]李福琴.分析城市軌道交通供電直流側短路故障定位方法[J].中國新技術新產品，2015（06）：50.

作者單位

江蘇省無錫汽車工程中等專業學校 江蘇省無錫市 214153