AT供電子所故障的自動診斷與識別

李永進

0 引言

我國高速鐵路、重載鐵路及部分普速鐵路采用AT全并聯供電方式。2018年武廣高鐵、蘭新鐵路均發生了變電所故障，而測距裝置卻給出了錯誤的故測距離，導致管理部門及調度人員做出錯誤判斷，多次試送電不成功后采用改變供電方式、接觸網設無電區降弓惰行組織行車，對運輸干擾很大；同時，多次試送電對設備損傷較大，故障查找也浪費大量的人力物力。

本文通過分析找出兩起故障的共性特點，提出一種簡而統的故障類型—子所故障，并給出該類故障的自動診斷與識別方法。通過采用該方法，故測裝置可直接給出故障類型，運行人員也可自行快速判斷故障點。

1 案例介紹

（1）2018年蘭新鐵路某變電所213DL、214DL保護跳閘，該饋線由3個AT區段組成。03：54：47第1次故障發生時，供電臂處于全并聯AT運行狀態，TF故障，故測誤差10.18 km；03：54：50，214DL重合成功，213DL重合失敗，F線故障，故測誤差4.08 km；03：56：00，213饋線試送電失敗，F線故障，故測誤差3.98 km；04：10：00，213饋線試送電時再次跳閘，T線故障，故測誤差5.88 km。由于故測裝置故標不準確，故障性質判斷不斷變化，導致了供電調度員對故障點的錯誤判斷，故障子所切除不及時，故障延時較長，造成多列客貨列車晚點。該起故障共引起4次跳閘，第1次發生于全并聯AT運行狀態，第2、3、4次跳閘時，AT所、分區所自耦變解列退出，轉為單線直供運行方式。通過現場檢查及開關柜解體發現，變電所213供電臂上子所2的271 GIS開關柜斷路器氣室內T相、F相下部銅排底部支撐絕緣子絕緣擊穿，為F-R-T[1]故障。對于F-R-T類型故障，目前故測裝置無法直接給出故障性質，也無法準確計算故障距離。實際故障點距離變電所25.16 km。

（2）2018年武廣高鐵供電臂子所2 GIS開關柜故障，因保護饋線測距裝置算法錯誤，故測距離誤差近10 km，指向了子所1附近，運維人員根據供電故障應急處置流程[2]，斷開子所1上網隔開后，試送電不成功，采用斷開接觸網上分段開關，設置一個AT區段的無電區（約10 km），采取降弓惰行組織行車，造成后續多列動車組晚點。

2 案例分析

盡管上述兩起故障案例線路等級不同，保護裝置生產廠家不同，造成故障測距錯誤的原因既有綜自保護算法問題，還有F-R-T特殊故障無法識別的問題，但其具有一個共性特點：全并聯AT供電，后加速啟動跳閘時或試送電時為直供運行方式。下文分析以2018年武廣高鐵故障為例，接線如圖1所示。

圖1 212試送電時的供電接線

試送電時子所2的故障測距報告如表1所示。可以看出，274開關在分位，子所2的流互中有故障電流流過，說明故障點在靠子所2流互內側。

表1 子所2故障測距報告

3 故障測距裝置現有功能介紹

當發生跳閘時，故測裝置檢測變電所、子所1、子所2的開關位置，判斷運行方式，同時將變電所、子所1、子所2的故障電流進行分析比較并運算，給出故障性質（T-R、F-R或T-F故障）及故障距離；當后加速啟動再次跳閘，或試送電跳閘時，子所斷路器已失壓跳開，轉為直供方式，故測裝置不再檢測子所開關位置，只是根據饋線的T相、F相電流大小判斷故障性質及采用電抗法計算故障距離，部分廠家故測裝置不上傳子所數據。

故測裝置現有功能在子所故障時無法直接給出準確測距結果，即使有測距數據，調度人員在通過分析報文，查找供電線長度，考慮到誤差因素后，仍會謹慎地組織動車組降弓，進行試送電，并要求在試送成功后上下行后續首列車限速運行。甚至部分鐵路局集團公司為了快速恢復供電，斷開饋線F線上網開關及子所上網開關，組織試送電，雖然提高了送電成功的概率，但降低了供電能力。而按照供電故障應急處置流程[2]的規定，當判斷為所亭故障時，只需退出故障所亭，試送電成功后，后續首列車可不限速通過。

4 建議和改進措施

（1）在饋線跳閘重合成功時，當子所1檢壓合閘，饋線再次跳閘，則給出子所1故障信息；否則當子所2檢壓合閘，饋線再次跳閘，則給出子所2故障信息。

（2）在饋線重合失敗或試送電跳閘時，故障測距裝置檢測子所開關位置及流互電流，當子所1開關在分位，且電流大于整定值時，判斷為子所1故障；當子所2開關在分位，且電流大于整定值時，判斷為子所2故障；當非子所故障時，根據饋線T、F線故障電流判斷故障性質及進行測距計算，即可將故障區分為4類：子所故障、F-R故障、T-R故障、T-F故障。

（3）在饋線重合失敗或試送電失敗時，故障測距裝置檢測子所開關在合位，有故障電流時，此時可能是子所開關失壓保護未啟動或開關未跳開，應明確給出故障測距結果不可用的信息。改進后的故障判斷流程如圖2所示。

圖2 改進后故障判斷流程

5 結語

接觸網故障測距的準確性對于精準隔離故障，快速恢復供電，減少對行車組織的干擾至關重要。同時接觸網跳閘還可能是對可能發生自然災害而進行的預警，準確的故障測距對于快速限制列車運行、防止行車事故意義重大。本文提出一種故障類型—子所故障，并給出該類故障的自動診斷及識別方法，為電氣化專業相關人員提供參考。