一种电气化铁道AT段故障位置识别方法

技术领域

本发明涉及电气化铁路牵引供电技术领域。

背景技术

高速铁路无一例外地采用电力牵引。随着高速铁路里程的增加，牵引供电系统的安全、良好运行不能不受到高度重视。

AT(Auto Transformer，自耦变压器)供电方式具有更长的供电区段、更大的供电能力之优势，能够更好地满足高速铁路行车密度较大、运行速度高、供电容量大的要求，成为了我国高速铁路在现阶段的主流供电方式。

牵引网没有备用，且暴露于大自然中，加之弓网高速接触，容易导致故障的发生，引起断电，影响正常运行。高速电气化铁路AT牵引网结构复杂，故障定位困难，如果不能及时准确发现和排除故障，将延长停电时间，干扰正常运输。因此，AT牵引网故障的精确定位对于铁路的高效、安全运行意义重大，并能够带来巨大的经济和社会效益。

目前，针对AT牵引网的故障定位(测距)方法容易受到线路结构、牵引网的运行方式及供电方式等因素的影响，降低其稳定性和精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气化铁道AT段故障位置识别方法，它能有效地排除因AT牵引网结构、运行方式以及过渡电阻等因素的影响，有效辨别AT供电接触网故障类型和故障位置，解决AT牵引网发生短路故障时精确定位的技术问题。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种电气化铁道AT段故障位置识别方法，设电气化铁路AT牵引网AT段长度为D，电源为

钢轨R电流比KR：

负馈线F电流比KF：

则：

(a)当钢轨R电流比KR大于接触线T电流比KT达到10倍以上时；同时KR也大于负馈线F电流比KF达到10倍以上，判定为AT段内发生接触线T和钢轨R之间的TR短路故障；

(b)当接触线T电流比KT大于钢轨R电流比KR达到10倍以上时；同时KT大于负馈线F电流比KF达到10倍以上，判定为AT段内发生负馈线F和钢轨R之间的FR短路故障；

(c)当负馈线F电流比KF大于T线电流比KT达到10倍以上时；同时KF大于钢轨R电流比KR达到10倍以上，判定为AT段内发生接触线T和负馈线F之间的TF短路故障；

当电气化铁路AT段内发生短路故障时，通过式(1)、(2)、(3)识别出故障类型后，设

短路故障位置距离AT段首端的长度为x，则由公式(4)计算：

设短路故障位置为距离AT段末端的长度为D-x，由公式(5)计算：

式中：长度D、x的单位均为km，各种阻抗Z单位均为Ohm/km；各首端电压相量

本发明的工作原理是：设电气化铁路AT牵引网AT段长度为D，电源为

与现有技术相比，本发明技术的有益效果是：

一、利用AT段两端电压、电流进行故障距离计算，适用于金属性短路和非金属性(有较大过渡电阻)短路，且均具有较高的准确性。

二、故障定位及其精度不受AT牵引网结构、运行方式等的影响，也考虑了接触线T与负馈线F的互感影响。

三、通用性好，易于实施。

附图说明

图1是本发明实施例的TF短路定位示意图。

图2是本发明实施例的FR短路定位示意图。

图3是本发明实施例的TR短路定位示意图。

具体实施方式

如图1，2,3所示，设电气化铁路AT牵引网AT段长度为D，电源为

当电气化铁路AT段内发生短路故障时，定义接触线T电流比KT：

钢轨R电流比KR：

负馈线F电流比KF：

则：

(a)当钢轨R电流比KR大于接触线T电流比KT达到10倍以上时；同时KR也大于负馈线F电流比KF达到10倍以上，判定为AT段内发生接触线T和钢轨R之间的TR短路故障；

(b)当接触线T电流比KT大于钢轨R电流比KR达到10倍以上时；同时KT大于负馈线F电流比KF达到10倍以上，判定为AT段内发生负馈线F和钢轨R之间的FR短路故障；

(c)当负馈线F电流比KF大于T线电流比KT达到10倍以上时；同时KF大于钢轨R电流比KR达到10倍以上，判定为AT段内发生接触线T和负馈线F之间的TF短路故障；

如图1所示，AT段发生TF短路故障时，设短路故障位置距离AT段首端的长度为x，由测距装置DA1，测距装置DA2通过公式(4)计算；设短路故障位置为距离AT段末端的长度为D-x，由测距装置DA1，测距装置DA2通过公式(5)计算。

式中：长度D、x的单位均为km，各种阻抗Z单位均为Ohm/km；各首端电压相量

如图2所示，设距离AT段首端x km处发生FR短路，同步测量牵引网AT段两端电压相量和电流相量，包括接触线T首端电压相量

如图3所示，设距离AT段首端x km处发生TR短路，同步测量牵引网AT段两端电压相量和电流相量，包括接触线T首端电压相量

仿真实例：

仿真计算所用参数：

牵引变绕组容量32MVA

AT段长D＝20km

接触线T自阻抗Z

钢轨R自阻抗Z

负馈线F自阻抗Z

接触线T钢轨R互阻抗Z

接触线T负馈线F互阻抗Z

负馈线F钢轨R互阻抗Z

计算公式参考电流方向均为流向线路，为了便于直接代入计算，仿真计算时，IT2,IF2,IR2相位均是相对于(UT1相位+180度)。

仿真计算电流电压如表1,3,5所示，短路故障电流比和测距结果如表2,4,6所示，表中，T线、R线、F线分别代表接触线T、钢轨R和负馈线F。

表1TR短路故障电压电流

表2TR短路故障电流比和测距

表3FR短路故障电压电流

表4FR短路故障电流比和测距

表5TF短路故障电压电流

表6TF短路故障电流比和测距

从表中所列数据可见证明本方法是可行的。