浅谈铁路牵引网故障测距原理

张星赟 刘国毅

（国电南瑞南京控制系统有限公司 南京）

浅谈铁路牵引网故障测距原理

张星赟 刘国毅

（国电南瑞南京控制系统有限公司 南京）

近年来，随着国家大力发展高铁经济，并逐步走向国际，高铁的建设需求越来越大。高速铁路列车速度快、行车密度大，要求牵引功率高，电力牵引成为高速铁路动力牵引的必然选择，当线路上发生故障时，需要快速可靠的判断出故障点并及时处理显得尤为重要。依据不同的故障测距原理所测出的故障点距离是不同的，与实际故障点距离的差距也是不同的，选择合适的方式尤为重要，这对于保障电气化铁路的畅通具有十分重要的意义。

高速铁路；直供；AT供电；故障测距

故障测距有其专用的通道以及各种不同的故障测距原理，现如今，人们对于如何更加快速准确的测得故障点的距离及类型一直在不断深入的研究。

1 故障测距通道

在常见的故障测距通道中，有两种通道，一种是2M的E1通道，可采用同轴电缆进行通讯，该通道具有实时同步传输的特性；另一种是FE（Fast Ethernet）通道，即快速以太网，也就是通常说的百兆网。

对于AT供电方式，典型的高铁供电臂测距系统如图1所示。

2 常用故障测距方法

2.1 阻抗法测距

图1

在直接供电方式中，用阻抗法进行故障测距较为广泛。在忽略线路的分部电容和漏电导的前提下，根据故障时测量到的电压、电流量而计算出故障回路的阻抗。由于线路长度和阻抗成正比，因此便可以求出由测距点到故障点的距离。阻抗法的优点是比较简单可靠。但大多数阻抗法存在着精度问题。他们的误差主要来源于算法本身的假设，测距精度深受故障点的过渡电阻的影响，只有当故障点的过渡电阻为零时，故障点的距离才能够比较准确的计算出来，而且由于实际系统中线路不完全对称以及测量端对侧系统阻抗值不可知等因素的影响，测距误差往往远大于某些故障测距产品在理想条件下给出的误差标准。

2.2 吸上电流法测距

需要通信通道；适用于T-R、F-R短路故障，不适用T-F故障。测距公式为：

式中：l——故障点到变电所（SS）的距离（km）；

Ln——变电所距第n个AT所的距离；

Dn——第n个AT与第n+1个AT之间的距离；

In，In＋1——分别为第n个AT与第n+1个AT中性点的吸上电流和；Qn，Qn＋1——自适应调整的系数。

2.3 上下行电流比原理测距

无需通信通道；供电臂为复线且末端并联闭环供电；重合闸时测距无效；适合各种短路形式。测距公式为：

式中：l——故障点到变电所（SS）的距离（km）；

I1——故障方向供电臂的电流（A）；

I2——非故障方向供电臂的电流（A）；

L1——上行供电臂的长度（km）；

L2——下行供电臂的长度（km）；

△L——修正参数。

2.4 吸馈电流比原理测距

无需通信通道；供电臂为单线单AT区段；适合T-R、F-R短路，不适合T-F短路。测距公式为：

式中：Ix——所内AT中性点电流；

Itf——馈线视在电流；

D——故障AT段长度；

△L——修正参数。

当变电所内的自耦变压器取消时，可采用间接方法求取Ix。

3 实例分析

现根据在金温客专武义北-建溪供电上共进行3次短路试验（AT方式先跳闸，重合之后直供再跳闸的只记为一次）所得到的数据进行分析：

3.1 第一次短路试验（第2个AT区间，下行T-R，吸上电流比原理）

3.1.1 AT故障测距装置动作报告

变电所的数据如下：上行T线电流：912.060A，上行F线电流：720.441A，下行T线电流：942.176A，下行F线电流719.839A，AT吸上电流：413.97A，测量公里标：59.820。

AT所的数据如下：并联开关T线电流：287.51A，并联开关F线电流：290.4A，AT 吸上电流：1127.851A。

分区所的数据如下：并联开关T线电流：625A，并联开关F线电流：430A，AT吸上电流：1764.038A。

实际公里标：59.739。

3.1.2 第2个区间T-R短路电流关系示意图

图2

由以上数据分析可知，测量误差为-0.081km，误差较小。

3.2 第二次短路试验（第2个AT区间，下行F-R，阻抗法）

3.2.1 AT故障测距装置动作报告及分析

变电所的数据如下：上行T线电流：802.448A，上行F线电流：731.344A，下行T线电流：800.146A，下行F线电流747.376A，AT吸上电流：126.98A，测量公里标：60.714。

AT所的数据如下：并联开关T线电流：263.8A，并联开关F线电流：776A，AT吸上电流：1137.439A。

分区所的数据如下：并联开关T线电流：546A，并联开关F线电流：1557A，AT吸上电流：2077.679A。

实际公里标：59.834。

同样可绘得短路电流关系示意图以验证故障报告数据，由以上数据分析可知，测量误差为-0.88km，测得的故障距离与实际故障距离误差较大。

3.3 第三次短路试验（第1个AT区间，下行T-R，上下行电流比原理）

AT故测装置动作报告及分析：

变电所的数据如下：上行T线电流：802.448A，上行F线电流：731.344A，下行T线电流：800.146A，下行F线电流747.376A，AT吸上电流：777.49A，测量公里标：47.951。

AT所的数据如下：并联开关T线电流：1197A，并联开关F线电流：790A，AT吸上电流：1137.439A。

分区所的数据如下：并联开关T线电流：45A，并联开关F线电流：86A，AT吸上电流：2077.679A。

实际公里标：48.140。

同样可绘得短路电流关系示意图以验证故障报告数据，由以上数据分析可知，测量误差为0.189km，测得的故障距离与实际故障距离误差较小。

4 结束语

对于单线直供和BT牵引网，故障测距原理主要是电抗距离查表法。对于AT供电方式，主要有吸上电流比法、吸馈电流比和上下行电流比法，当正馈线和接触线发生断线故障时，AT故障测距失效，故标距离与实际距离相差太大，此时应投入阻抗法测距。要提高故测精度，应当选择合适的测距方法，并根据实验以及运行过程中的数据，不断对整定参数进行修改，在实际故障查找过程中不断积累经验，这对于保证铁路平稳运行有着十分重要的意义。

[1]国电南瑞科技股份有限公司.《高速铁路牵引网故障处理决策装置说明书》[Z].

[2]李岗.新型AT供电牵引网故障测距方案[J].电力系统及其自动化学报，2013（03）：31～34.

[3]钱平慎.长吉城际铁路接触网AT供电方式故障测距的分析[J].中国科技信息，2012（08）：91～102.

U226.8

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1004-7344（2016）17-0085-02

2016-6-2