CN108845232B - 一种直供牵引网上、下行接触网并联状态识别方法 - Google Patents

一种直供牵引网上、下行接触网并联状态识别方法 Download PDF

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CN108845232B CN201810723572.0A CN201810723572A CN108845232B CN 108845232 B CN108845232 B CN 108845232B CN 201810723572 A CN201810723572 A CN 201810723572A CN 108845232 B CN108845232 B CN 108845232B
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Abstract

本发明公开了一种直供牵引网上下行接触网并联状态识别方法，属于电气化铁路供电技术领域。通过同步测量直供牵引网各分段接触线首端电压相量、电流相量、末端电压相量和电流相量，列写电路方程，解出取流位置x。在直供牵引网分段两端电压在大于19kV的正常范围内，同时用公式计算取流位置x，通过比较各公式计算结果的相同与否，在线判别直供接触网各分段首末端并联状况，包括：首端、末端均并联，首端并联、末端不并联，首端不并联、末端并联以及首端、末端均不并联四种。对直供接触网运行状况进行识别和预警，实现对牵引网状况变化的实时监控和反馈，提高牵引网运行与管理的自动化、智能化水平。本发明通用性好，易于实施。

Description

一种直供牵引网上、下行接触网并联状态识别方法
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
我国铁路建设举世瞩目，成绩斐然。截至2017年，我国铁路营业里程达到12.7万km，其中高速铁路运营里程增加到2.5万km。高速铁路一般采用AT(Auto Transformer，自耦变压器)供电方式,但大量普速铁路，货运线路仍然采用DT(直接供电)方式，牵引供电系统的安全、良好运行不能不受到高度重视。
牵引网没有备用，且暴露于大自然中，加之弓网高速接触，容易导致各类故障的发生，为了尽可能隔离故障，缩小故障范围，节省故障查找时间，可以将接触网分段。每一直供接触网分段的首末端上下行可能并联，也可能不并联；由于设备异常，运行状态可能发生变化，与要求的连接方式不一致。如果能够在线判断接触网分段的连接方式，与要求的连接方式进行对比，对直供接触网运行中出现的与要求不一致的连接进行识别和预警，实现对牵引网状态变化的实时监控和反馈，增加对牵引网的一种动态监测方法，可以为牵引网安全运行和智能管理提供技术手段。对于运输效率的提高，牵引网的及时维修意义重大，以确保铁路的稳定和安全运行。
本发明提出电气化铁路直供牵引网分段末端连接方式判别方法，解决直供接触网分段首末端连接方式判别的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是提供一种直供牵引网上、下行接触网并联状态识别方法，它能在线识别直供牵引网分段并联状态，对直供接触网运行中出现的与要求不一致的连接进行识别和预警，实现对牵引网状态变化的实时监控和反馈。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：设电气化铁路直供牵引网分段长度为D，上行接触线T1，下行接触线T2的自阻抗为ZT，钢轨R的自阻抗为ZR，上行接触线T1与下行接触线T2的互阻抗为ZTT；同步测量直供牵引网分段两端电压相量和电流相量，包括上行接触线T1首端电压相量
Figure GDA0002421139580000011
和首端电流相量
Figure GDA0002421139580000012
末端电压相量
Figure GDA0002421139580000013
和末端电流相量
Figure GDA0002421139580000014
下行接触线T2首端电压相量
Figure GDA0002421139580000015
和首端电流相量
Figure GDA0002421139580000016
末端电压相量
Figure GDA0002421139580000017
和末端电流相量
Figure GDA0002421139580000018
设直供牵引网各个分段中只有一辆用电列车取流，其取流位置用距离该分段首端的长度x表示或着用距离该分段末端的长度D-x表示，其计算分以下四种状况：
(A)若该分段首端、末端均并联，则取流位置x由公式(1)、(2)计算；取流位置x在[0，D/2)间时，选用公式(2)计算结果，取流位置x在[D/2，D]间时，选用公式(1)计算结果：
Figure GDA0002421139580000019
Figure GDA00024211395800000110
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
Figure GDA0002421139580000021
和末端电压相量
Figure GDA0002421139580000022
的单位均为V，各首端电流相量
Figure GDA0002421139580000023
和末端电流相量
Figure GDA0002421139580000024
Figure GDA0002421139580000025
的单位均为A。
(B)若分段首端并联、末端不并联，取流位置由如下公式(3)、(4)计算；取流位置x在[0，D/2)间时，选用公式(4)计算结果，取流位置x在[D/2，D]间时，选用公式(3)计算结果：
Figure GDA0002421139580000026
Figure GDA0002421139580000027
(C)若分段首端不并联、末端并联，取流位置由公式(5)、(6)计算；取流位置x在[0，D/2)间时，选用公式(5)计算结果，取流位置x在[D/2，D]间时，选用公式(6)计算结果：
Figure GDA0002421139580000028
Figure GDA0002421139580000029
(D)若该分段首端、末端均不并联，取流位置由公式(7)、(8)计算；取流位置x在[0，D/2)间时，选用公式(7)计算结果，取流位置x在[D/2，D]间时，选用公式(8)计算结果用公式(7)(8)计算取流位置x:
Figure GDA00024211395800000210
Figure GDA00024211395800000211
所述公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)同时用来计算取流位置x；如果公式(1)、(2)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x相同，而公式(3)、(4)、(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x不同，则判为该分段首末端均并联；如果公式(3)、(4)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x相同，而公式(1)、(2)、(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x不同，则判为该分段首端并联、末端不并联；如果公式(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x相同，而公式(1)、(2)、(3)、(4)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x不同，则判为该分段首端不并联、末端并联；如果公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x均不相同，则判为该直供接触网分段首端、末端均不并联。
本发明的工作原理是：设电气化铁路直供牵引网的分段长度为D，上行接触线T1和下行接触线T2的自阻抗均为ZT，钢轨R的自阻抗为ZR，上行接触线T1与下行接触线T2之间的互阻抗为ZTT；同步测量直供牵引网各个分段两端电压相量和电流相量，包括上行接触线T1首端电压相量
Figure GDA0002421139580000031
和首端电流相量
Figure GDA0002421139580000032
末端电压相量
Figure GDA0002421139580000033
和末端电流相量
Figure GDA0002421139580000034
下行接触线T2首端电压相量
Figure GDA0002421139580000035
和首端电流相量
Figure GDA0002421139580000036
末端电压相量
Figure GDA0002421139580000037
和末端电流相量
Figure GDA0002421139580000038
设在距离直供牵引网分段首端x或距离直供牵引网分段末端D-x km处取流，列写电路方程，解出距离直供牵引网分段首端取流位置x，即由公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)所示。所有电流、电压需用基波相量，电流、电压互感器极性需与图中标向要求一致。在直供牵引网分段两端电压在大于19kV的正常范围内，同时用公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)计算取流位置x，如果公式(1)、(2)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x相同，而公式(3)、(4)、(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x不同，则判为该直供接触网分段首末端均并联；如果公式(3)、(4)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x相同，而公式(1)、(2)、(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x不同，则判为该直供接触网分段首端并联、末端不并联；如果公式(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x相同，而公式(1)、(2)、(3)、(4)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x不同，则判为该直供接触网分段首端不并联、末端并联；如果公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x均不相同，则判为该直供接触网分段首端、末端均不并联。
与现有技术相比，本发明技术的有益效果是：
一、可以在线识别直供牵引网分段并联状态，对直供接触网运行中出现的与要求不一致的连接进行识别和预警，实现对牵引网状态变化的实时监控和反馈，提高牵引网运行与管理的自动化、智能化水平。
二、通用性好，易于实施。
附图说明
图1是本发明实施例的直供牵引网上、下行接触线首末端均并联的分段，用电列车情形示意图。
图2是本发明实施例的直供牵引网上、下行接触线首端并联、末端不并联的分段，用电列车情形示意图。
图3是本发明实施例的直供牵引网上、下行接触线首端不并联、末端并联的分段，用电列车情形示意图。
图4是本发明实施例的直供牵引网上、下行接触线首末端均不并联的分段，用电列车情形示意图。
具体实施方式
如图1所示，设电气化铁路直供牵引网的分段长度为D，上、下行接触线首末端均并联，上行接触线T1和下行接触线T2的自阻抗均为ZT，钢轨R的自阻抗为ZR，上行接触线T1与下行接触线T2之间的互阻抗为ZTT；同步测量直供牵引网各个分段两端电压相量和电流相量，包括上行接触线T1首端电压相量
Figure GDA0002421139580000039
和首端电流相量
Figure GDA00024211395800000310
末端电压相量
Figure GDA00024211395800000311
和末端电流相量
Figure GDA00024211395800000312
下行接触线T2首端电压相量
Figure GDA00024211395800000313
和首端电流相量
Figure GDA00024211395800000314
末端电压相量
Figure GDA00024211395800000315
和末端电流相量
Figure GDA00024211395800000316
设取流在距离直供牵引网该分段首端x km处，设该处上行接触线T1对钢轨R电压相量为
Figure GDA0002421139580000041
取流相量为
Figure GDA0002421139580000042
下行接触线T2对钢轨R电压相量为
Figure GDA0002421139580000043
钢轨左侧的电流相量为
Figure GDA0002421139580000044
钢轨右侧的电流相量为
Figure GDA0002421139580000045
列写电路方程，求解得用电列车位置：
Figure GDA0002421139580000046
Figure GDA0002421139580000047
取流位置x由公式(1)、(2)计算。为了提高取流位置识别精度，取流位置在[0,D/2)区间时，选用公式(2)计算结果，在[D/2,D]区间时，选用公式(1)计算结果。
如图2所示，设电气化铁路直供牵引网的分段长度为D，直供牵引网分段上下行T线首端并联、末端不并联，上行接触线T1、下行接触线T2的自阻抗均为ZT，钢轨R的自阻抗为ZR，上行接触线T1与下行接触线T2之间的互阻抗为ZTT；同步测量直供牵引网各分段两端电压相量和电流相量，包括上行接触线T1首端电压相量
Figure GDA0002421139580000048
和首端电流相量
Figure GDA0002421139580000049
末端电压相量
Figure GDA00024211395800000410
和末端电流相量
Figure GDA00024211395800000411
下行接触线T2首端电压相量
Figure GDA00024211395800000412
和首端电流相量
Figure GDA00024211395800000413
末端电压相量
Figure GDA00024211395800000414
和末端电流相量
Figure GDA00024211395800000415
设该处上行接触线T1对钢轨R电压相量为
Figure GDA00024211395800000416
取流相量为
Figure GDA00024211395800000417
下行接触线T2对钢轨R电压相量为
Figure GDA00024211395800000418
钢轨左侧的电流相量为
Figure GDA00024211395800000419
钢轨右侧的电流相量为
Figure GDA00024211395800000420
列写电路方程，求解得取流位置x：
Figure GDA00024211395800000421
Figure GDA00024211395800000422
为了提高列车位置识别精度，取流位置x在[0,D/2)区间时，选用公式(4)计算结果，在[D/2,D]区间时，选用公式(3)计算结果。
如图3所示，设电气化铁路直供牵引网的分段长度为D，直供牵引网分段上下行T线首端不并联、末端并联，上行接触线T1、下行接触线T2的自阻抗均为ZT，钢轨R的自阻抗为ZR，上行接触线T1与下行接触线T2之间的互阻抗为ZTT；同步测量直供牵引网各分段两端电压相量和电流相量，包括上行接触线T1首端电压相量
Figure GDA00024211395800000423
和首端电流相量
Figure GDA00024211395800000424
末端电压相量
Figure GDA00024211395800000425
和末端电流相量
Figure GDA00024211395800000426
下行接触线T2首端电压相量
Figure GDA00024211395800000427
和首端电流相量
Figure GDA00024211395800000428
末端电压相量
Figure GDA00024211395800000429
和末端电流相量
Figure GDA00024211395800000430
设取流在距离直供牵引网该分段首端x km处，x由公式(5)、(6)计算。为了提高取流位置识别精度，取流位置x在[0,D/2)区间时，选用公式(5)计算结果，在[D/2,D]区间时，选用公式(6)计算结果。
Figure GDA00024211395800000431
Figure GDA00024211395800000432
如图4所示，设电气化铁路直供牵引网的分段长度为D，直供牵引网各分段上下行T线首末端均不并联，上行接触线T1、下行接触线T2的自阻抗均为ZT，钢轨R的自阻抗为ZR，上行接触线T1与下行接触线T2之间的互阻抗为ZTT；同步测量直供牵引网各分段两端电压相量和电流相量，包括上行接触线T1首端电压相量
Figure GDA0002421139580000051
和首端电流相量
Figure GDA0002421139580000052
末端电压相量
Figure GDA0002421139580000053
和末端电流相量
Figure GDA0002421139580000054
下行接触线T2首端电压相量
Figure GDA0002421139580000055
和首端电流相量
Figure GDA0002421139580000056
末端电压相量
Figure GDA0002421139580000057
和末端电流相量
Figure GDA0002421139580000058
设取流在距离直供牵引网该分段首端x km处，x由公式(7)、(8)计算.为了提高列车位置识别精度，取流位置x在[0,D/2)区间时，选用公式(8)计算结果，在[D/2,D]区间时，选用公式(7)计算结果。
Figure GDA0002421139580000059
Figure GDA00024211395800000510
在直供牵引网分段两端电压在大于19kV的正常范围内，同时用公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)计算取流位置x；如果公式(1)、(2)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x相同，而公式(3)、(4)、(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x不同，则判为直供接触网该分段首末端均并联；如果公式(3)、(4)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x相同，而公式(1)、(2)、(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x不同，则判为该分段首端并联、末端不并联；如果公式(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x相同，而公式(1)、(2)、(3)、(4)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x不同，则判为该直分段首端不并联、末端并联；如果公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x均不相同，则判为该分段首端、末端均不并联。

Claims (2)

1.一种直供牵引网上、下行接触网并联状态识别方法，设电气化铁路直供牵引网分段长度为D，上行接触线T1、下行接触线T2的自阻抗均为ZT，钢轨R的自阻抗为ZR，上行接触线T1与下行接触线T2之间的互阻抗为ZTT；同步测量直供牵引网分段两端电压相量和电流相量，包括上行接触线T1首端电压相量
Figure FDA0002421139570000011
和首端电流相量
Figure FDA0002421139570000012
末端电压相量
Figure FDA0002421139570000013
和末端电流相量
Figure FDA0002421139570000014
下行接触线T2首端电压相量
Figure FDA0002421139570000015
和首端电流相量
Figure FDA00024211395700000121
末端电压相量
Figure FDA00024211395700000122
和末端电流相量
Figure FDA0002421139570000018
其特征在于:设直供牵引网各个分段中只有一辆用电列车取流，其取流位置用距离该分段首端的长度x表示或者用距离该分段末端的长度D-x表示，其计算分以下四种状况：
(A)若该分段首端、末端均并联，则取流位置x由公式(1)、(2)计算；取流位置x在[0，D/2)间时，选用公式(2)计算结果，取流位置x在[D/2，D]间时，选用公式(1)计算结果：
Figure FDA0002421139570000019
Figure FDA00024211395700000110
式中：长度D、x的单位均为km，各种阻抗Z的单位均为Ohm/km；各首端电压相量
Figure FDA00024211395700000111
和末端电压相量
Figure FDA00024211395700000123
的单位均为伏V，各首端电流相量
Figure FDA00024211395700000113
和末端电流相量
Figure FDA00024211395700000114
Figure FDA00024211395700000115
的单位均为安A；
(B)若该分段首端并联、末端不并联，取流位置x由公式(3)、(4)计算；取流位置x在[0，D/2)间时，选用公式(4)计算结果，取流位置x在[D/2，D]间时，选用公式(3)计算结果：
Figure FDA00024211395700000116
Figure FDA00024211395700000117
(C)若该分段首端不并联、末端并联，取流位置由公式(5)、(6)计算；取流位置x在[0，D/2)间时，选用公式(5)计算结果，取流位置x在[D/2，D]间时，选用公式(6)计算结果：
Figure FDA00024211395700000118
Figure FDA00024211395700000119
(D)若该分段首端、末端均不并联，取流位置由公式(7)、(8)计算；取流位置x在[0，D/2)间时，选用公式(7)计算结果，取流位置x在[D/2，D]间时，选用公式(8)计算结果用公式(7)、(8)计算取流位置x:
Figure FDA00024211395700000120
Figure FDA0002421139570000021
2.根据权利要求1所述的一种直供牵引网上下行接触网并联状态识别方法，其特征在于:所述公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)同时用来计算取流位置x；如果公式(1)、(2)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x相同，而公式(3)、(4)、(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x不同，则判为该分段首末端均并联；如果公式(3)、(4)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x相同，而公式(1)、(2)、(5)、(6)计算出的x与该书(7)、(8)计算出的x不同，则判为该分段首端并联、末端不并联；如果公式(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x相同，而公式(1)、(2)、(3)、(4)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x不同，则判为该分段首端不并联、末端并联；如果公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)计算出的x与公式(7)、(8)计算出的x均不相同，则判为该直供接触网该分段首端、末端均不并联。
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