淺析蘭新客專全并聯AT供電方式下的故障測距

郭安平

摘要：通過對蘭新客專全并聯AT供電方式下故障測距原理分析，找出影響故障測距精度的因素，結合故障測距實驗實例，探討如何提高故障測距精度。

關鍵詞：AT供電;故障測距;精度修正

一、引言

接觸網AT供電方式在不改變牽引網絕緣水平的前提下，使供電電壓提高一倍、供電能力增大，大幅減少電壓、電能損耗，從而擴大牽引所間距、減少牽引所數量，不僅降低了外部電源投資，對臨近通信線路的干擾也遠低于直供加回流方式。基于這些優點，我國許多高速和大功率機車運行線路均采用了AT供電方式，其中包括蘭新客專。

本文通過分析AT供電方式特點和故障測距原理，結合我段管內高鐵聯調聯試及運營中的故障數據分析，對提高AT全并聯供電方式下故障測距精度的途徑進行一些思考和探索。

二、蘭新客專聯調聯試接觸網短路試驗實例分析

（一）實際測距系統的修正參數

2014年9月18日，聯合設備廠家南京自動化廠家、鐵科院在蘭新客運專線西寧變電所-大通變電所間進行短路試驗，基礎數據如下：

利用AT中性點吸上電流比原理測距，牽引網故障發生在第n個AT至第n+1個AT間（如圖1）

測距公式：

（公式1）

由公式1可見，可以把影響故障測距精度的因數分為兩類，一類是需要實際采集的數據In、In+1，取決于故障測距設備廠家數據采集的同步性及準確性;另一類是需要人為整定的參數，主要包括Ln、Dn、Q、K，取決于現場實際參數。AT中性點的吸上電流數據采集的同步性對故障測距精度起著至關重要的影響，對故障測距參數的修正是在保證數據同步采集的前提下對需要輸入的現場參數進行調整，所有首要任務是驗證數據的同步采集。

1.故障案列分析

實例一：以蘭新客專西寧所2019年12月28日跳閘為例，因故標整定值誤差，導致故障跳閘后故標裝置測距誤差偏大。

日期 時間 所亭 開關號 跳閘電壓 跳閘電流 阻抗角（度） 報文故標

（KM） 實際故標（KM） 故標誤差（KM）

12-28 19：14 西寧所 213、214 T線：8581.81 F線：8242.63 T線：1401.27? F線：1969.05 62.80 1840.09 1836.76 3.33

故標誤差為3.33km，偏差很大。針對此情況核對西寧所故標裝置定值，核對情況如下：

實例二：以蘭新客專門源所2020年5月18日跳閘為例，故障發生點位于供電網口外側（分相至上網點間），因判據原理和分相上網供電線長度，導致故障跳閘后故標裝置測距誤差偏大。

故標誤差為1.005km，偏差較大。針對此情況分析發現產生誤差的原因是測距裝置默認測距方向為上網點至供電方向即上網點指向AT所以及分區所方向，不具備反向測距功能，此次故障點為上網點至站內分相處故障，所以此情況下發生故障故標誤差較大。

2.修正方法

測距公式（公式10）中Qn=Qn+1=7;kn=kn+1=1。短路點在第一個AT區段時：Ln=0;Dn=10.135。短路點在第二個AT區段時：Ln=10.135;Dn=11.309。

利用原測距公式（公式1）計算，結果如下：

采用修正后的測距公式，測距結果如下：

3.分析結論

結論一：測距誤差超過標準主要原因：

①接觸網提供的供電線長度、接觸網長度不夠精確。

②Q值、TF短路故障判別系數等值較難給出，以經驗值為主。

③變電專業對接觸網結構了解程度不深，造成測距分段不合理。

④與饋線保護裝置相匹配的保護定值或者裝置本身存在一定的誤差。

⑤設計給出的故障測距定值不夠詳細正確。

結論二：測距誤差的幾點修正措施：

①若故障發生在第二個AT區段，利用原有測距公式計算誤差較小。

②若故障發生在第一個AT區段，利用修正后的測距公式計算誤差較小。

③F線測距誤差小于T線測距誤差。

④若故障發生在同時向分相和區間兩個方向供電的上網點附近，當故障距離上網點實際距離小于上網點至接觸網分相處的距離時，故障點的查找一定要考慮兩個方向，對裝置上報的故標通過計算核對。

三、結束語

AT全并聯供電方式接觸網架構復雜，電力機車運行情況、軌道線路情況更是千差萬別，特別是目前高速鐵路行車速度和密度都大幅度提高，故障巡檢困難，對故障測距精度的要求也越來越高，無論對設備廠家還是設備管理單位，AT全并聯運行方式下的故障測距依然是個難題，仍需采集大量實際數據以便做進一步研究。但是從我段對蘭新客專設備的運行維護情況來看，有確定故障點的跳閘網絡數據非常有限。基于中性點吸上電流測距主要與網絡電流分布有關，在以后的工作實際中也將對機車負荷電流進行取值和分析，尋找更加有效的修正方法進一步提高高鐵AT方式下故障測距的精度。

參考文獻：

[1] Hirofumi Fujie. Fault locator system in auto transformer feeding circuit of AC electric railway [J]. Quarterly Report of? the Railway Technical Research Institute， 1997.

[2]盧 濤，韓正慶.全并聯AT供電方式的故障測距方法[J]. 電力系統及其自動化報，2006，（4）.

[3]賀威俊， 簡克良， 張淑琴等. 電氣化鐵道供變電工程[M]. 北京： 中國鐵道出版社， 1980.

[4]王繼芳，高仕斌.全并聯AT 供電牽引網短路故障分析[J]. 電氣化鐵道，2005，（4）.

[5]鮑英豪，劉靜.帶保護線的全并聯AT供電方式故障測距方案研究.鐵道技術監督.2008，（2）.

[6]簡克良主編.電力系統分析[M].成都：西南交通大學出版社，1993.

[7]葛耀中.新型繼電保護與故障測距原理與技術[M].西安交通大學出版社，1996.

[8]辛成山.AT供電系統等值電路推導方法[J].電氣化鐵道，1999.

[9]吳德范.電氣化鐵路AT供電參數選擇的研究[J].中國鐵路，1994，（l）.