CN104597374B

CN104597374B - 一种用于复线牵引网t型供电的故障判定方法

Info

Publication number: CN104597374B
Application number: CN201410836516.XA
Authority: CN
Inventors: 黄足平; 汪自成
Original assignee: China Railway Siyuan Survey and Design Group Co Ltd
Current assignee: China Railway Siyuan Survey and Design Group Co Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2017-06-27
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: CN104597374A

Abstract

本发明适用于铁路牵引供变电系统设计领域，提供了一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法，包括：步骤1，根据馈线A和馈线B的总电流I₁和I₂的大小判定牵引网故障点发生在上行或者下行方向；步骤2，假设牵引变电所出口处下行侧A点发生短路故障，计算此时分区所B的电流I_B和分区所C的电流为I_C，设定常数K₀＝I_B/I_C；比较发生故障时分区所B的电流I_B'和分区所C的电流为I_C'的比值I_B'/I_C'与常数K₀的大小来判定牵引网短路点发生在牵引变电所的左侧或者右侧方向。在现有的变电设备和通信网络通道条件下，只是调整了变电SCADA的组网结构，未新增任何设备，根据现场运用后反馈的结果是短路点方向判定正确、故障测距结果准确，该方案还可推广至其它类似的复线牵引网T型供电的故障判定。

Description

一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法

技术领域

本发明属于铁路牵引供变电系统设计领域，尤其涉及一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法。

背景技术

传统的牵引变电所的复线牵引网供电，采用四馈线供电，如图1所示为本发明提供的牵引变电所的复线供电的传统馈线方式的示意图，牵引变电所分别接出四路连接两个分区所，此时如果发生牵引故障，可以很明确知道是哪一条馈线发生故障，利用阻抗法即可进行故障测距。

但在电气化铁路牵引供电系统一些实际供电方案中(如车站，多线引入，枢纽等场合)，为了满足工程现场具体实施条件和节省工程投资，需要采用牵引供电系统采用T型结构的供电方式，如图2所示为本发明提供的牵引变电所的复线供电的T型结构的馈线方式示意图。

T型结构的供电馈线中任一条馈线均形成了两个方向的T型供电，由图2可知，馈线A和馈线B分别连接左右两侧的分区所A和分区所B，馈线A和馈线B连接同一个分区所的两条馈线并联为该分区所供电，如果接触网线路发生短路故障，例如当短路点发生在线路下行左侧或者右侧任意点时，此时分区所A和分区所B的电流均是由上行流向下行，使用传统的故障判别方法可以判定故障里程，此时无法分析出短路点是发生在T型供电点左侧还是右侧。

但无法区分故障发生方向，只能够在故障后通过现场人工巡视的方法确认最终的故障点。若要自动判定故障点，则需要把供电线上网点通过供电线接引至分区所B处(图中虚线部分)并使分区所B处于分开运行状态。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法，以解决现有技术复线牵引网T型供电系统中需要使分区所处于分开运行状态才能进行故障点的判定的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法所述复线牵引网T型供电结构包括：馈线A和馈线B分别连接左右两侧的分区所A和分区所B，所述馈线A和馈线B连接同一个所述分区所的两条馈线并联为所述分区所供电，所述馈线A为所述分区所B和所述分区所C提供下行供电，总电流为I₁；所述馈线B为所述分区所B和所述分区所C提供上行供电，总电流为I₂；所述方法包括：

步骤1，根据所述馈线A和所述馈线B的所述总电流I₁和I₂的大小判定牵引网故障点发生在上行或者下行方向；

步骤2，假设牵引变电所出口处下行侧A点发生短路故障，计算此时流经所述分区所B的电流I_B和流经所述分区所C的电流为I_C，设定常数K₀＝I_B/I_C；比较发生故障时流经所述分区所B的电流I_B'和流经所述分区所C的电流为I_C'的比值I_B'/I_C'与所述常数K₀的大小来判定所述牵引网短路点发生在所述牵引变电所的左侧或者右侧方向。

本发明提供的一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法的第一优选实施例中：

所述步骤1中，I₁＞I₂时，所述故障点发生在下行方向；I₁＜I₂时，所述故障点发生在上行方向。

本发明提供的一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法的第二优选实施例中：

所述步骤2中，计算得到I_B'/I_C'＜K₀时，判定所述短路点发生在所述牵引变电所的左侧；计算得到I_B'/I_C'＞K₀时，判定所述短路点发生在所述牵引变电所的右侧。

本发明提供的一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法的第三优选实施例中：

所述步骤1和步骤2判断所述短路点的方向后，还包括：

步骤3，按照短路计算方法正常计算所述短路点至所述牵引变电所出口处距离x：

当短路点发生在线路下行右侧任意点时：

x＝(U-Z₀*L₀*I₁)/(Z₁*I₁+Z₁*I_C'+Z₁₂*I_B') (1)

当短路点发生在线路下行左侧任意点时：

x＝(U-Z₀*L₀*I₁)/(Z₁*I₁+Z₁*I_B'+Z₁₂*I_C') (2)

当短路点发生在线路上行右侧任意点时：

x＝(U-Z₀*L₀*I₂)/(Z₁*I₂+Z₁*I_C'+Z₁₂*I_B') (3)

当短路点发生在线路下行左侧任意点时：

x＝(U-Z₀*L₀*I₂)/(Z₁*I₂+Z₁*I_B'+Z₁₂*I_C') (4)

其中U表示牵引变电所母线电压；Z₀和L₀表示上网供电线单位阻抗和长度；Z₁表示接触网单位自阻抗；Z₁₂表示上下行接触网单位互阻抗；x表示短路点距离上网点的距离；I₁和I₂分别表示馈线A和馈线B的电流；I_B'和I_C'分别表示发生故障时流经分区所B和分区所C的电流。

本发明提供的一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法的第四优选实施例中：所述步骤1到步骤3的计算数据是通过牵引供电系统SCADA系统把所述分区所B和所述分区所C内上、下行并联电流大小上传至牵引变电所综合自动化系统得到的。

本发明实施例提供的一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法的有益效果包括：

在现有的变电设备和通信网络通道条件下，只是调整了变电SCADA的组网结构，未新增任何设备，根据现场运用后反馈的结果是短路点方向判定正确、故障测距结果准确，该方案还可推广至其它类似的复线牵引网T型供电的故障判定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的牵引变电所的复线供电的传统馈线方式的示意图；

图2为本发明提供的牵引变电所的复线供电的T型结构的馈线方式示意图；

图3是本发明提供的牵引变电所的复线供电的T型结构的馈线方式的供电示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

如图3所示为本发明提供的牵引变电所的复线供电的T型结构的馈线方式的供电示意图，由图3可知，馈线A和馈线B分别连接左右两侧的分区所B和分区所C，牵引变电所出口处与分区所B和分区所C的距离分别为L₂和L₁，其中，馈线A为分区所B和分区所C提供下行供电，总电流为I₁；馈线B为分区所B和分区所C提供上行供电，总电流为I₂。由于L₂和L₁大多不相等且供电距离相别较大，牵引网发生故障短路后，上、下行电流的分配与供电臂长度、发生故障点所处的位置等有关。

本发明提供的一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法，包括以下步骤：

步骤1，根据馈线A和馈线B的总电流I₁和I₂的大小判定牵引网故障点发生在上行或者下行方向。

步骤2，假设牵引变电所出口处下行侧A点发生短路故障，计算此时流经分区所B的电流I_B和流经分区所C的电流为I_C，设定常数K₀＝I_B/I_C；比较发生故障时流经分区所B的电流I_B'和流经分区所C的电流为I_C'的比值I_B'/I_C'与常数K₀的大小来判定牵引网短路点发生在牵引变电所的左侧或者右侧方向。

计算出的K₀＝I_B/I_C，不会随着电力系统容量变化而变化，因此常数K₀为定值。

本发明实施例提供的一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法，在现有的变电设备和通信网络通道条件下，只是调整了变电SCADA的组网结构，未新增任何设备，根据现场运用后反馈的结果是短路点方向判定正确、故障测距结果准确，该方案还可推广至其它类似的复线牵引网T型供电的故障判定。

具体的，步骤1中，根据牵引网短路计算原理计算可以得出，当故障点发生在下行时，I₁＞I₂；当故障点发生在上行时，则I₁＜I₂，因此可以通过馈线电流I₁和I₂大小来判定牵引网故障点发生的方向，即I₁＞I₂时，故障点发生在下行方向；I₁＜I₂时，故障点发生在上行方向。

步骤2中，当短路点发生在左侧(AC区间)时，此时I_B'/I_C'＜K₀；当短路点发生在右侧(AB区间)时，此时I_B'/I_C'＞K₀。因此计算得到I_B'/I_C'＜K₀时，判定短路点发生在牵引变电所的左侧；计算得到I_B'/I_C'＞K₀时，判定短路点发生在牵引变电所的右侧。

进一步的，本发明提供的一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法，步骤1和步骤2判断短路点的方向后，还包括：

步骤3，按照短路计算方法正常计算短路点至牵引变电所出口处距离x。

当短路点发生在线路下行右侧(AB区间)任意点时，此时B、C分区所电流均是由上行流向下行。根据短路计算公式可以得出：

U＝Z₀*L₀*I₁+Z₁*x*(I₁+I_C')+Z₁₂*x*I_B'

此时x＝(U-Z₀*L₀*I₁)/(Z₁*I₁+Z₁*I_C'+Z₁₂*I_B') (1)

其中U表示牵引变电所母线电压；Z₀和L₀表示上网供电线单位阻抗和长度；Z₁表示接触网单位自阻抗；Z₁₂表示上下行接触网单位互阻抗；x表示短路点距离上网点的距离；I₁和I₂分别表示馈线A和馈线B的电流；I_B'和I_C'分别表示发生故障时流经分区所B和分区所C的电流，电流方向均为上行方向流向下行方向。

同理可以算出短路点发生在线路下行左侧(AC区间)、以及线路上行右侧(AB区间)和左侧(AC区间)。

下行左侧(AC区间)：x＝(U-Z₀*L₀*I₁)/(Z₁*I₁+Z₁*I_B'+Z₁₂*I_C') (2)

上行右侧(AB区间)：x＝(U-Z₀*L₀*I₂)/(Z₁*I₂+Z₁*I_C'+Z₁₂*I_B') (3)

上行左侧(AC区间)：x＝(U-Z₀*L₀*I₂)/(Z₁*I₂+Z₁*I_B'+Z₁₂*I_C') (4)

具体的，上述步骤1到步骤3的计算数据是通过牵引供电系统SCADA系统把分区所B和分区所C内上、下行并联电流大小上传至牵引变电所综合自动化系统得到的。如下表一所示为上述步骤1-步骤3的提供的一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法的判断规则表。

序号	判定条件	故障点发生方向	故障点距上网点距离x
				1	下行AB区段	采用公式(1)计算
2		下行AC区段	采用公式(2)计算
				3	上行AB区段	采用公式(3)计算
4		上行AC区段	采用公式(4)计算

表一：用于复线牵引网T型供电的故障判定方法的判断规则表

本领域普通技术人员还可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，包括ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于复线牵引网T型供电的故障判定方法，所述复线牵引网T型供电结构包括：馈线A和馈线B分别连接左右两侧的分区所A和分区所B，所述馈线A和馈线B连接同一个所述分区所的两条馈线并联为所述分区所供电，所述馈线A为所述分区所B和所述分区所C提供下行供电，总电流为I₁；所述馈线B为所述分区所B和所述分区所C提供上行供电，总电流为I₂；其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，I₁＞I₂时，所述故障点发生在下行方向；I₁＜I₂时，所述故障点发生在上行方向。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，计算得到I_B'/I_C'＜K₀时，判定所述短路点发生在所述牵引变电所的左侧；计算得到I_B'/I_C'＞K₀时，判定所述短路点发生在所述牵引变电所的右侧。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2判断所述短路点的方向后，还包括：

当短路点发生在线路下行右侧任意点时：

x＝(U-Z₀*L₀*I₁)/(Z₁*I₁+Z₁*I_C'+Z₁₂*I_B') (1)

当短路点发生在线路下行左侧任意点时：

x＝(U-Z₀*L₀*I₁)/(Z₁*I₁+Z₁*I_B'+Z₁₂*I_C') (2)

当短路点发生在线路上行右侧任意点时：

x＝(U-Z₀*L₀*I₂)/(Z₁*I₂+Z₁*I_C'+Z₁₂*I_B') (3)

当短路点发生在线路下行左侧任意点时：

x＝(U-Z₀*L₀*I₂)/(Z₁*I₂+Z₁*I_B'+Z₁₂*I_C') (4)

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤1到步骤3的计算数据是通过牵引供电系统SCADA系统把所述分区所B和所述分区所C内上、下行并联电流大小上传至牵引变电所综合自动化系统得到的。