CN109100612A - 城市轨道交通接触网短路故障定位方法、装置及电子终端 - Google Patents

城市轨道交通接触网短路故障定位方法、装置及电子终端 Download PDF

Info

Publication number
CN109100612A
CN109100612A CN201810866368.4A CN201810866368A CN109100612A CN 109100612 A CN109100612 A CN 109100612A CN 201810866368 A CN201810866368 A CN 201810866368A CN 109100612 A CN109100612 A CN 109100612A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power supply
supply section
siding
contact net
equivalent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810866368.4A
Other languages
English (en)
Inventor
刘杰锋
常宝波
余龙
叶涛
徐俊杰
黄苗英
叶值兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Baiyun Electric Equipment Co Ltd
Original Assignee
Guangzhou Baiyun Electric Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Baiyun Electric Equipment Co Ltd filed Critical Guangzhou Baiyun Electric Equipment Co Ltd
Priority to CN201810866368.4A priority Critical patent/CN109100612A/zh
Publication of CN109100612A publication Critical patent/CN109100612A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/086—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution networks, i.e. with interconnected conductors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/088—Aspects of digital computing

Abstract

本发明实施例提供一种城市轨道交通接触网短路故障定位方法、装置及电子终端，在一个实例中，所述城市轨道交通接触网短路故障定位方法包括：根据城市轨道交通直流供电系统选取第一供电区间的位置；根据所述交通直流供电系统选取第二供电区间的位置；获取所述交通直流供电系统的电路参数；根据所述电路参数生成等效电路图；根据所述第一供电区间的位置、所述第二供电区间的位置、所述电路参数、所述等效电路图进行计算以确定故障点的位置。所述方法、装置及电子终端可以快速确定故障点的位置，减少故障发生后寻找故障点的时间。

Description

城市轨道交通接触网短路故障定位方法、装置及电子终端
技术领域
本发明涉及故障定位领域，具体而言，涉及一种城市轨道交通接触网短路故障定位方法、装置及电子终端。
背景技术
供电电压低、相邻牵引变电所间距离短、牵引电流大且不断大幅变化是直流牵引供电系统的特点。为提高牵引网电压，地铁通常采用上、下行接触线并联的双边供电方式向电客车供电。直流牵引供电系统的结构及负荷的特点决定了适用于交流输电线路的行波法的故障测距原理不能直接用于直流牵引供电系统。为提高城市轨道交通直流牵引供电系统的工作可靠性，保证交通运营安全，在接触网发生短路故障后，需尽快找到故障并排除。而现有技术中，通常采用的方法是先确定故障区段，再分段进行故障排查，这种方式耗时长，难以迅速对城市轨道交通牵引直流供电系统的故障进行定位。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种城市轨道交通接触网短路故障定位方法、装置及电子终端。
第一方面，本发明实施例提供一种城市轨道交通接触网短路故障定位方法，所述城市轨道交通接触网短路故障定位方法包括：
根据城市轨道交通直流供电系统选取第一供电区间的位置；
根据所述交通直流供电系统选取第二供电区间的位置；
获取所述交通直流供电系统的电路参数；
根据所述电路参数生成等效电路图；
根据所述第一供电区间的位置、所述第二供电区间的位置、所述电路参数、所述等效电路图进行计算以确定故障点的位置。
第二方面，本发明实施例提供一种城市轨道交通接触网短路故障定位装置，所述城市轨道交通接触网短路故障定位装置包括：
获取模块，用于根据城市轨道交通直流供电系统获取第一供电区间的位置、第二供电区间的位置，还用于获取所述交通直流供电系统的电路参数；
生成模块，用于根据所述电路参数生成等效电路图；
计算模块，用于根据所述第一供电区间的位置、所述第二供电区间的位置、所述电路参数、所述等效电路图进行计算以确定故障点的位置。
第三方面，本发明实施例提供一种电子终端，包括：
存储器；
处理器；
所述存储器用于存储支持处理器执行上述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
与现有技术相比，本发明实施例的提供的城市轨道交通接触网短路故障定位方法、装置及电子终端，通过提取城市轨道交通直流供电系统的等效电路图，并结合两个参考供电区间之间的等效电路图的电路参数进行计算，可以快速确定故障点的位置，减少故障发生后寻找故障点的时间。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的电子终端的方框示意图。
图2为本发明实施例提供的城市轨道交通接触网短路故障定位方法的流程图。
图3为本发明实施例提供的发生短路故障时的直流牵引等效原理图。
图4为本发明实施例提供的城市轨道交通接触网短路故障定位方法的步骤S130的部分流程图。
图5为本发明实施例提供的城市轨道交通接触网短路故障定位方法的步骤S130的另一部分流程图。
图6为本发明的一个实例中电路仿真结果中的电流变化图。
图7为本发明的一个实例中参考故障距离为1.3Km时的仿真结果图。
图8为本发明实施例提供的城市轨道交通接触网短路故障定位装置的功能模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，是本发明实施例提供的电子终端的方框示意图。所述电子终端100包括城市轨道交通接触网短路故障定位装置110、存储器111、存储控制器112、处理器113、显示单元114、外设接口115。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对电子终端100的结构造成限定。例如，电子终端100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。本实施例所述的电子终端100可以是个人计算机、图像处理服务器、或者移动电子设备等具有图像处理能力的计算设备。
所述存储器111、存储控制器112、处理器113、外设接口115、显示单元114各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述城市轨道交通接触网短路故障定位装置110包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器111中或固化在所述电子终端100的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器113用于执行存储器111中存储的可执行模块，例如所述城市轨道交通接触网短路故障定位装置110包括的软件功能模块或计算机程序。
其中，所述存储器111可以是，但不限于，随机存取存储器111(Random AccessMemory，RAM)，只读存储器111(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器111(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器111(ErasableProgrammable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器111(Electric ErasableProgrammable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器111用于存储程序，所述处理器113在接收到执行指令后，执行所述程序，本发明实施例任一实施例揭示的过程定义的电子终端100所执行的方法可以应用于处理器113中，或者由处理器113实现。
所述处理器113可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器113可以是通用处理器113，包括中央处理器113(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器113(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器113(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器113可以是微处理器113或者该处理器113也可以是任何常规的处理器113等。
显示单元114在所述服务器(或本地终端)与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示单元114可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器113进行计算和处理。
所述外设接口115将各种输入/输入装置耦合至处理器113以及存储器111。在一些实施例中，外设接口115，处理器113以及存储控制器112可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
本实施例中，所述电子终端100还可包括输入输出单元116。所述输入输出单元116可用于提供给用户输入数据。所述输入输出单元116可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
本实施例中，所述电子终端100还可包括音频单元(图未示出)，所述音频单元可用于向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。
请参阅图2，是本发明实施例提供的应用于图1所示的电子终端100的城市轨道交通接触网短路故障定位方法的流程图。下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。
本实施例中，所述故障可以是城市轨道交通直流供电系统中发生的短路故障。
所述交通直流供电系统包括牵引变电所、接触网、轨道。多个所述牵引变电所之间设有所述接触网和所述轨道。所述牵引变电所可用于向所述接触网供电，所述接触网可用于沿所述轨道线路向电动车辆进行供电。
步骤S110，根据城市轨道交通直流供电系统选取第一供电区间m的位置。
其中，所述第一供电区间m的位置可以是所述牵引变电所所在的位置。
步骤S120，根据所述交通直流供电系统选取第二供电区间n的位置。
本实施例中，所述第二供电区间n的位置可以是，除了所述第一供电区间m所在位置以外的所述牵引变电所所在的位置。其中，所述第二供电区间n与所述第一供电区间m之间设有所述接触网和所述轨道。
所述第一供电区间m与所述第二供电区间n之间的接触网包括上行接触线和下行接触线，所述上行接触线和所述下行接触线可用于构成接触网回路以向所述轨道沿线上的电动汽车供电。
在一种实施方式中，可以选取测量区间的一端作为所述第一供电区间m的位置，选取所述测量区间的另一端作为所述第二供电区间n的位置。其中，所述测量区间可以根据城市轨道交通直流供电系统的设计方案来选择。
步骤S130，获取所述交通直流供电系统的电路参数。
本实施例中，所述电路参数包括可变参数以及固定参数。所述可变参数包括所述接触网中的多个电流值，所述固定参数包括供电区间长度D、所述接触网的电阻参数Rc、所述接触网的电感参数Lc。
所述固定参数可以认为在计算期间是不变的，所述固定参数的值可以通过装置设定或者通过维护软件进行修改，所述可变参数可以是实时变化的，需要经过测量而得。
其中，所述接触网的电阻参数Rc以及所述接触网的电感参数Lc可根据所述接触网的材质确定；所述电流值可以通过电流采集装置进行实时测量。
其中，所述电流采集装置可以是直流变送器。所述直流变送器能够实现高效的数据传输。在一种实施方式中，线路可以与分流器连接，所述分流器可以与所述直流变送器连接，所述直流变送器将采集到的电流数据进行传输。
通过预先导入所述固定参数、实时采集所述可变参数，可以迅速确定故障点的位置。
步骤S140，根据所述电路参数生成等效电路图。
如图3所示，本实施例中，所述等效电路图包括接触网等效线路、轨道等效线路以及等效电源。其中，所述上行接触线、所述下行接触线可以等效为两条并联的所述接触网等效线路，所述接触网等效线路可用于形成接触网等效回路。
在一种实施方式中，可以将所述第一供电区间m等效为第一等效电源m，其中，第一等效电源m的电压是U1，将所述第二供电区间n等效为第二等效电源n，第二等效电源n的电压是U2。将所述第一供电区间m与所述第二供电区间n之间的所述上行接触线、所述下行接触线等效为两条并联的所述接触网等效线路；所述接触网等效线路的两端中，其中一端与所述第一等效电源m连接，另一端与所述第二等效电源n连接。其中，在设有所述电流采集装置的位置可以等效为参考节点，具体地，靠近所述第一供电区间m处设置所述电流采集装置的位置可以等效为第一参考节点a，靠近所述第二供电区间n处设置所述电流采集装置的位置可以等效为第二参考节点b。将所述接触网等效线路中的电阻、电感分别等效为所述接触网的电阻参数Rc、所述接触网的电感参数Lc。
同理，将所述第一供电区间m与所述第二供电区间n之间的钢轨等效为所述轨道等效线路，所述轨道等效线路的两端中，其中一端与所述第一等效电源m连接，另一端与所述第二等效电源n连接。进一步地，将所述钢轨的电阻、电感分别等效为所述轨道等效电路中的电阻参数Rr、电感参数Lr。
在一个实例中，在上行接触线与钢轨之间，或下行接触线与钢轨之间发生短路故障时，上行接触线或下行接触线的发生短路故障的位置可以等效为所述接触网等效线路中的c点。与之对应，钢轨发生短路故障的位置可以等效为所述轨道等效线路中的d点。不论是计算上行接触线中发生短路故障的故障点位置，还是计算下行接触线中发生短路故障的故障点位置，亦或是计算钢轨中发生短路故障的故障点位置，由于三者近似平行，通过计算确定的故障点位置可以理解为同一位置，本例以下行接触线发生短路故障为例进行说明。进一步地，发生短路故障时，下行接触线的故障点位置与钢轨的故障点位置之间的过渡电阻，可以等效为所述接触网等效线路中的c点与所述轨道等效线路中的d点之间的过渡电阻Rf。可以认为，在发生短路故障时，所述故障点位置c至所述第一参考节点a的距离与所述供电区间长度D的比值为x，则所述第一参考节点a至所述故障点位置c之间的所述接触网等效线路中的电阻、电感分别为xRc、xLc；所述故障点位置c至所述第二参考节点b之间的所述接触网等效线路中的电阻、电感分别为(1-x)Rc、(1-x)Lc；设有所述电流采集装置的所述第一参考节点a对应的位置至实际故障点位置之间的钢轨的电阻、电感，可以等效为所述轨道等效线路中的电阻xRr、电感xLr；实际故障点位置至设有所述电流采集装置的所述第二参考节点b对应的位置之间的钢轨的电阻、电感，可以等效为所述轨道等效线路中的电阻(1-x)Rr、电感(1-x)Lr。
本实施例中，设有所述电流采集装置的参考节点可以位于所述第一供电区间m内部。
步骤S150，根据所述第一供电区间的位置、所述第二供电区间的位置、所述电路参数、所述等效电路图进行计算以确定故障点的位置。
本实施例中，在发生短路故障时，上行接触网没有车经过，即iab＝-iba，其中，所述iab表示从所述第一参考节点a至所述第二参考节点b的电流；iba表示从所述第二参考节点b至所述第一参考节点a的电流。
此时，可以对上述等效电路图中的所述接触网等效回路，利用基尔霍夫电压定律进行计算，计算公式如下：
其中，所述Rc、Lc分别表示接触网的电阻参数、所述接触网的电感参数；iab表示从所述第一参考节点a经上行接触线流向所述第二参考节点b的电流值、ibc表示从所述第二参考节点b经下行接触线流向故障点c的电流值、iac表示从所述第一参考节点a经下行接触线流向故障点c的电流值；xm表示所述故障点位置c至所述第一参考节点a的距离与所述供电区间长度D的比值。
在一个实例中，通过上述公式，进一步可以计算得到故障点位置c至第一参考节点a之间的第一参考距离Dmf，又由于第一参考节点a是从设置所述电流采集装置的实际位置中选定的参考节点，因此可以通过计算得到的所述第一参考距离Dmf以及所述第一参考节点a的实际位置可以确定故障点c的实际位置。
同理，在另一个实例中，对上述等效电路图中的所述接触网等效回路，利用基尔霍夫第二定律进行计算，也可以计算得到故障点位置c至第二参考节点b之间的第二参考距离Dnf，又由于第二参考节点b是从设置所述电流采集装置的实际位置中选定的参考节点，因此可以通过计算得到的所述第二参考距离Dnf以及所述第二参考节点b的实际位置可以确定故障点c的实际位置。
其有益效果在于，本实施例的提供的城市轨道交通接触网短路故障定位方法，通过提取城市轨道交通直流供电系统的等效电路图，并结合两个参考供电区间之间的等效电路图的电路参数进行计算，可以快速确定故障点的位置，减少故障发生后寻找故障点的时间，避免在故障发生后，维修人员不能在短时间内找出故障点，以致不能及时清除故障，导致因故障而带来的严重后果。
本实施例中，所述步骤S150包括步骤S151及步骤S152。
步骤S151，根据所述接触网等效线路得到接触网等效回路。
步骤S152，根据所述第一供电区间m的位置以及根据所述接触网等效回路进行计算基尔霍夫定律的计算得到第一参考距离Dmf确定所述故障点c的位置，或，根据所述第二供电区间的位置n以及根据所述接触网等效回路进行基尔霍夫定律的计算计算得到第二参考距离Dnf确定所述故障点c的位置。
在一种实施方式中，所述第一参考距离的计算公式如下：
Dmf＝xm*D；
其中，所述Dmf表示所述第一参考距离，所述D表示所述供电区间长度；所述xm表示所述第一参考距离与所述供电区间长度的比值。
其中，所述第一参考距离与所述供电区间长度的比值的计算公式如下：
将计算得到的所述第一参考距离与所述供电区间长度的比值xm带入第一参考距离的计算公式可以得到所述第一参考距离Dmf，通过所述第一参考距离Dmf以及所述第一参考节点a的实际位置可以确定故障点c的实际位置。
同理，所述第二参考距离的计算公式如下：
Dnf＝xn*D；
其中，所述Dnf表示所述第二参考距离，所述D表示所述供电区间长度；所述xn表示所述第二参考距离与所述供电区间长度的比值。
其中，所述第二参考距离与所述供电区间长度的比值的计算公式如下：
其中，所述iba表示从所述第二参考节点至所述第一参考节点的电流。
将计算得到的所述第二参考距离与所述供电区间长度的比值xn带入上述第二参考距离的计算公式可以得到所述第二参考距离Dnf，通过所述第二参考距离Dnf以及所述第二参考节点b的实际位置可以确定故障点c的实际位置。
在其他实施例中，本领域技术人员还可根据本实施例提供的等效电路图选取其他回路进行基尔霍夫定律的计算，以进一步确定故障点的位置。
本实施例中，如图4所示，所述步骤S130包括步骤S131及步骤S132。
步骤S131，根据所述第一供电区间m设定第一参考节点a，采集所述第一参考节点a的电流参数。
步骤S132，根据所述第二供电区间n设定第二参考节点b，采集所述第二参考节点b的电流参数。
其中，所述第一参考节点a的电流参数和所述第二参考节点b的电流参数可用于确定故障点的位置。所述第一参考节点a的电流参数包括从所述第一参考节点a处分别经过上、下行接触线向所述第二参考节点b处流过的两个电流值，所述第二参考节点b的电流参数包括从所述第二参考节点b处分别经过上、下行接触线向所述第一参考节点a处流过的两个电流值。
在一个实例中，所述第一参考节点a处和所述第二参考节点b处分别设有两个所述电流采集装置。一旦所述第一供电区间m与所述第二供电区间n之间发生短路故障，上行接触线中没有电动汽车经过。在下行接触线中发生短路故障时，其中一个所述电流采集装置可以采集到从所述第一参考节点a经上行接触线流向所述第二参考节点b的电流值iab、从所述第一参考节点a经下行接触线流向故障点c的电流值iac，另一个所述电流采集装置可以采集到从所述第二参考节点b经上行接触线流向所述第一参考节点a的电流值iba、从所述第二参考节点b经下行接触线流向故障点c的电流值ibc。
本实施例中，所述第一参考节点a处和所述第二参考节点b处的电流采样方法可以采用现有乒乓法采样技术，以使两个节点处的采样数据能够同步。短路故障发生时，只需要测量4个电流值，在结合已知参考节点的位置以及接触网自身材质特性，对所述接触网等效回路进行计算即可确定故障点位置，测量值少并且测量方法简单，现有硬件测试装置能够满足测试条件。
本实施例中，如图5所示，所述步骤S130还包括步骤S133-步骤S135。
步骤S133，根据所述第一供电区间m的位置和所述第二供电区间n的位置得到供电区间长度D。
本实施例中，所述供电区间长度D可根据所述第一供电区间的位置m和所述第二供电区间n的位置确定。具体地，所述第一参考节点a与所述第二参考节点b之间的距离为所述供电区间长度D。例如，可以测量两个变电站之间的接触网的线缆总长，由于线缆几乎为水平放置，故而其总长近似等于供电区间长度。
步骤S134，根据所述交通直流供电系统的接触网的材质得到接触网的电阻参数。
步骤S135，根据所述交通直流供电系统的接触网的材质得到接触网的电感参数。
其中，所述材质的参数可以包括导体型号、电导率、相对磁导率、等效半径、临界频率。
在一种实施方式中，所述接触网的阻抗由内阻抗和外阻抗共同确定。其中，所述接触网中的导体可以近似看做圆柱导体，可以按照圆柱导体计算所述接触网的阻抗。
所述内阻抗包括接触线和汇流排的内阻抗，在一个实例中，接触线和汇流排的内阻抗的计算公式如下：
其中，所述r表示导体截面半径；ω表示角频率；μ0表示真空磁导率；μ表示导体相对磁导率；σ表示导体电导率，所述导体可以是接触线，也可以是汇流排。其中，接触线、汇流排的r、ω、μ0、μ、σ可通过查表得到。
进一步地，由于接触线和汇流排并联，因此，其并联值即为接触网内阻抗。
所述接触网的外阻抗由外电感和大地的电阻、电感构成。但是，在所述交通直流供电系统中，认为所述轨道与大地完全绝缘，因此，在所述交通直流供电系统中，所述接触网的外阻抗仅有电感分量构成，而不含大地的电感和电阻。进一步地，所述接触网的外阻抗可以仅由接触线的外电感确定，所述外电感可通过电磁场理论并结合所述材质的参数求得。在一个实例中，外阻抗计算公式如下：
其中，所述d12与d13分别表示两条钢轨与接触网的距离；r1为接触线的半径，μ0表示真空磁导率。d12、d13可以通过直接测量得到，r1和μ0可通过查表得到。本例中，d12和d13可以预先测量并进行存储，在需要计算的时候直接调用参数值。
通过对所述接触网的阻抗的计算过程，可以确定所述接触网的电阻参数Rc以及所述接触网的电感参数Lc。在一个实例中，可以计算得到单位长接触网电阻13.215mΩ/km，单位长接触网电感为0.95mH/km，单位长钢轨电阻为46.27mΩ/km，单位长钢轨电感为0.925mH/km。进一步地，通过所述单位长接触网电阻、单位长接触网电感以及所述供电区间长度D可以确定所述第一供电区间m与所述第二供电区间n之间的接触网的电阻参数、电感参数；通过所述单位长钢轨电阻、单位长钢轨电感以及所述供电区间长度D可以确定所述第一供电区间m与所述第二供电区间n之间的轨道电阻参数、轨道电感参数。
其有益效果在于，所述第一供电区间m与所述第二供电区间n之间的接触网的电阻参数、电感参数可用于生成所述接触网等效电路；所述第一供电区间m与所述第二供电区间n之间的轨道电阻参数、轨道电感参数可用于生成所述轨道等效电路。其中，利用接触网的电阻参数、电感参数对所述接触网等效回路进行计算可以确定故障点的位置。
本实施例中，如图3所示，所述等效电路图中的等效电源包括第一等效电源和第二等效电源，所述步骤S140包括步骤S141及步骤S142。
步骤S141，根据所述第一供电区间的电路参数生成所述第一等效电源。
步骤S142，根据所述第二供电区间的电路参数生成所述第二等效电源。
其中，所述第一供电区间的电路参数包括第一电源Ueqm、第一内电阻Reqm、第一内电感Leqm，所述第二供电区间的电路参数包括第二电源Ueqn、第二内电阻Reqn、第二内电感Leqn。所述第一电源Ueqm、第一内电阻Reqm、第一内电感Leqm依次串联，所述第二电源Ueqn、第二内电阻Reqn、第二内电感Leqn依次串联。其中，所述第一等效电源和所述第二等效电源可分别用于将所述第一供电区间和所述第二供电区间抽象化，进一步使所述等效电路图得到完善。
本实施例中，可根据所述第一等效电源、所述第二等效电源、所述接触网等效线路、所述轨道等效线路生成所述等效电路图。
其中，所述第一内电感Leqm与所述接触网等效线路的第一端连接，第一电源Ueqm与所述轨道等效线路的第一端连接；所述第二内电感Leqn与所述接触网等效线路的第二端连接，第二电源Ueqn与所述轨道等效线路的第二端连接。
通过整个等效电路图、固定参数、可变参数之间的关系，可以经过计算后快速确定故障点的位置。
在一个实例中，可以先确定接触网的电阻参数、电感参数；再测量供电区间长度；再获取电路中的实时电流值，例如可以采用直流变送器通过分流器直接采集电流值；最后计算短路故障点离参考节点或者供电系统中的供电区间的距离。
在一个实例中，在Matlab中进行所述等效电路图的仿真，通过利用所述固定参数、可变参数进行仿真，仿真结果如图6和图7所示，从图6可以得知，发生短路故障时，上行接触线的电流降低，下行接触线的两端中，其中一端电流增大，另一端电流减小。从图7可以得知，未发生短路时，故障位置至参考节点的距离与选取的供电区间长度之间的比值趋近于无穷；在发生短路故障的时刻，该比值为有效值，图7所示的比值约等于0.34728，表示的是故障点位置到第一参考节点的距离与线路总长的比值，根据该比值可以计算出故障点位置到第一参考节点的距离。可以理解，计算得到的距离会存在一定误差，但是该误差不会影响本领域技术人员根据计算得到的该距离进行维护和检修。
其中，仿真条件参数如下表所示。
参数名称 参数大小
接触网电阻R<sub>c</sub> 11.52*10<sup>-3</sup>/Km
接触网电感L<sub>c</sub> 1.03mH/Km
电源电压U1 1550V
电源电压U2 1500V
钢轨电阻R<sub>r</sub> 21.81*10<sup>-3</sup>/Km
钢轨电感L<sub>r</sub> 0.69mH/Km
过渡电阻R<sub>f</sub> 0.01ohms
线路总长D 3.5Km
请参阅图8，是本发明实施例提供的图2所示的城市轨道交通接触网短路故障定位装置110的功能模块示意图。所述城市轨道交通接触网短路故障定位装置110包括获取模块1101、生成模块1102、计算模块1103。
本实施例中，所述获取模块1101用于根据城市轨道交通直流供电系统获取第一供电区间的位置、第二供电区间的位置，还用于获取所述交通直流供电系统的电路参数。所述电路参数包括接触网的电阻参数、电感参数、供电区间长度、以及采集到的电流值。
所述生成模块1102用于根据所述电路参数生成等效电路图，所述等效电路图包括接触网等效线路、轨道等效线路、第一等效电源、第二等效线路，进一步地，还用于生成接触网等效回路。
所述计算模块1103用于根据所述第一供电区间的位置、所述第二供电区间的位置、所述电路参数、所述等效电路图进行计算以确定故障点的位置。所述计算模块1103可用于针对所述等效电路图中的所述接触网等效回路进行计算，首先计算出故障位置至参考节点的距离与选取的供电区间长度之间的比值，再通过该比值与所述供电区间长度之间的关系，计算故障位置至参考节点之间的参考距离，将所述参考节点的位置与所述参考距离进行叠加即可确定短路故障点的位置。
本实施例提供的城市轨道交通接触网短路故障定位装置110可以在短路故障发生时，对短路故障点进行快速定位，减少故障发生后寻找故障点的时间，避免在故障发生后，维修人员不能在短时间内找出故障点，以致不能及时清除故障，导致因故障而带来的严重后果。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器111(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器111(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种城市轨道交通接触网短路故障定位方法，其特征在于，所述方法包括：
根据城市轨道交通直流供电系统选取第一供电区间的位置；
根据所述交通直流供电系统选取第二供电区间的位置；
获取所述交通直流供电系统的电路参数；
根据所述电路参数生成等效电路图；
根据所述第一供电区间的位置、所述第二供电区间的位置、所述电路参数、所述等效电路图进行计算以确定故障点的位置。
2.如权利要求1所述的城市轨道交通接触网短路故障定位方法，其特征在于，所述电路参数包括接触网的参数，所述获取所述交通直流供电系统的电路参数的步骤，包括：
根据所述第一供电区间的位置和所述第二供电区间的位置得到供电区间长度；
根据所述交通直流供电系统的接触网的材质得到接触网的电阻参数；
根据所述交通直流供电系统的接触网的材质得到接触网的电感参数。
3.如权利要求2所述的城市轨道交通接触网短路故障定位方法，其特征在于，所述交通直流供电系统的电路参数包括电流参数，所述获取所述交通直流供电系统的电路参数的步骤，还包括：
根据所述第一供电区间设定第一参考节点，采集所述第一参考节点的电流参数；
根据所述第二供电区间设定第二参考节点，采集所述第二参考节点的电流参数；
其中，所述第一参考节点的电流参数和所述第二参考节点的电流参数可用于确定故障点的位置。
4.如权利要求3所述的城市轨道交通接触网短路故障定位方法，其特征在于，所述等效电路图包括接触网等效线路和轨道等效线路，所述根据所述电路参数生成等效电路图的步骤，包括：
根据所述第一供电区间与所述第二供电区间之间的接触网参数得到所述接触网等效线路；
根据所述第一供电区间与所述第二供电区间之间的轨道参数得到所述轨道等效线路。
5.如权利要求4所述的城市轨道交通接触网短路故障定位方法，其特征在于，所述根据所述第一供电区间的位置、所述第二供电区间的位置、所述电路参数、所述等效电路图进行计算以确定故障点的位置的步骤，包括：
根据所述接触网等效线路得到接触网等效回路；
根据所述第一供电区间的位置以及根据所述接触网等效回路进行基尔霍夫定律的计算得到第一参考距离确定所述故障点的位置，或，根据所述第二供电区间的位置以及根据所述接触网等效回路进行基尔霍夫定律的计算得到第二参考距离确定所述故障点的位置；
其中，所述第一参考距离的计算公式如下：
Dmf＝xm*D；
其中，所述Dmf表示所述第一参考距离，所述D表示所述供电区间长度；所述xm表示所述第一参考距离与所述供电区间长度的比值；
其中，所述第二参考距离的计算公式如下：
Dnf＝xn*D；
其中，所述Dnf表示所述第二参考距离，所述D表示所述供电区间长度；所述xn表示所述第二参考距离与所述供电区间长度的比值。
6.如权利要求5所述的城市轨道交通接触网短路故障定位方法，其特征在于，在所述根据所述第一供电区间的位置以及根据所述接触网等效回路进行基尔霍夫定律的计算得到第一参考距离确定所述故障点的位置，或，根据所述第二供电区间的位置以及根据所述接触网等效回路进行基尔霍夫定律的计算得到第二参考距离确定所述故障点的位置的步骤之前，所述方法还包括：
计算所述第一参考距离与所述供电区间长度的比值，或，计算所述第二参考距离与所述供电区间长度的比值；
其中，所述第一参考距离与所述供电区间长度的比值的计算公式如下：
其中，所述第二参考距离与所述供电区间长度的比值的计算公式如下：
其中，所述xm表示所述第一参考距离与所述供电区间长度的比值；所述xn表示所述第二参考距离与所述供电区间长度的比值；所述Rc表示所述接触网的电阻；所述Lc表示所述接触网的电感；所述iab表示从所述第一参考节点至所述第二参考节点的电流；所述iba表示从所述第二参考节点至所述第一参考节点的电流；所述ibc表示从所述第二参考节点至所述故障点的方向的电流；所述iac表示从所述第一参考节点至所述故障点的方向的电流。
7.如权利要求4所述的城市轨道交通接触网短路故障定位方法，其特征在于，所述等效电路图包括第一等效电源和第二等效电源，所述根据所述电路参数生成等效电路图的步骤，所述方法还包括：
根据所述第一供电区间的电路参数生成所述第一等效电源；
根据所述第二供电区间的电路参数生成所述第二等效电源；
其中，所述第一供电区间的电路参数包括第一电源、第一内电阻、第一内电感，所述第二供电区间的电路参数包括第二电源、第二内电阻、第二内电感。
8.如权利要求7所述的城市轨道交通接触网短路故障定位方法，其特征在于，所述根据所述第二供电区间的电路参数生成所述第二等效电源的步骤之后，所述方法还包括：
根据所述第一等效电源、所述第二等效电源、所述接触网等效线路、所述轨道等效线路生成所述等效电路图；
其中，所述第一内电感与所述接触网等效线路的第一端连接，第一电源与所述轨道等效线路的第一端连接；所述第二内电感与所述接触网等效线路的第二端连接，第二电源与所述轨道等效线路的第二端连接。
9.一种城市轨道交通接触网短路故障定位装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于根据城市轨道交通直流供电系统获取第一供电区间的位置、第二供电区间的位置，还用于获取所述交通直流供电系统的电路参数；
生成模块，用于根据所述电路参数生成等效电路图；
计算模块，用于根据所述第一供电区间的位置、所述第二供电区间的位置、所述电路参数、所述等效电路图进行计算以确定故障点的位置。
10.一种电子终端，其特征在于，包括：
存储器；
处理器；
所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1～8任一项所述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
CN201810866368.4A 2018-08-01 2018-08-01 城市轨道交通接触网短路故障定位方法、装置及电子终端 Pending CN109100612A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810866368.4A CN109100612A (zh) 2018-08-01 2018-08-01 城市轨道交通接触网短路故障定位方法、装置及电子终端

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810866368.4A CN109100612A (zh) 2018-08-01 2018-08-01 城市轨道交通接触网短路故障定位方法、装置及电子终端

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109100612A true CN109100612A (zh) 2018-12-28

Family

ID=64848303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810866368.4A Pending CN109100612A (zh) 2018-08-01 2018-08-01 城市轨道交通接触网短路故障定位方法、装置及电子终端

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109100612A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110579686A (zh) * 2019-09-12 2019-12-17 池代臻 轨道接触网的故障测试方法和轨道接触网的故障测试电路
CN111257688A (zh) * 2020-02-11 2020-06-09 西南交通大学 一种电气化铁路接触网电气性能评估方法
RU2790576C1 (ru) * 2022-06-10 2023-02-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ)) Способ определения места короткого замыкания контактной сети переменного тока системы 25 кВ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102707190A (zh) * 2012-01-10 2012-10-03 成都唐源电气有限责任公司 地铁牵引供电系统直流侧短路故障测距装置及方法
CN104462848A (zh) * 2014-12-24 2015-03-25 南车株洲电力机车研究所有限公司 轨道直流供电系统短路故障数学建模及短路电流确定方法
CN107015102A (zh) * 2017-05-12 2017-08-04 武汉中直电气股份有限公司 一种直流轨道交通供电线路短路故障的测距方法及系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102707190A (zh) * 2012-01-10 2012-10-03 成都唐源电气有限责任公司 地铁牵引供电系统直流侧短路故障测距装置及方法
CN104462848A (zh) * 2014-12-24 2015-03-25 南车株洲电力机车研究所有限公司 轨道直流供电系统短路故障数学建模及短路电流确定方法
CN107015102A (zh) * 2017-05-12 2017-08-04 武汉中直电气股份有限公司 一种直流轨道交通供电线路短路故障的测距方法及系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
宋晓明: "城市轨道交通牵引供电系统故障定位研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑》 *
张勋: "DC1500V牵引供电系统故障测距研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑》 *
徐超群: "地铁牵引供电系统直流侧短路故障研究", 《计算机测量与控制》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110579686A (zh) * 2019-09-12 2019-12-17 池代臻 轨道接触网的故障测试方法和轨道接触网的故障测试电路
CN110579686B (zh) * 2019-09-12 2021-10-29 池代臻 轨道接触网的故障测试方法和轨道接触网的故障测试电路
CN111257688A (zh) * 2020-02-11 2020-06-09 西南交通大学 一种电气化铁路接触网电气性能评估方法
RU2790576C1 (ru) * 2022-06-10 2023-02-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ)) Способ определения места короткого замыкания контактной сети переменного тока системы 25 кВ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lin et al. An algorithm for locating faults in three-terminal multisection nonhomogeneous transmission lines using synchrophasor measurements
Azizi et al. A traveling-wave-based methodology for wide-area fault location in multiterminal DC systems
CN103329451B (zh) 用于故障检测和位置确定的装置和方法
CN105388392B (zh) 基于视在阻抗辨识的直流配电电缆单端在线故障定位方法
CN203365619U (zh) 一种电缆振荡波局部放电定位检测系统
CN102914726A (zh) 一种用于同杆双回线路的故障定位方法
CN102928704A (zh) 一种变电站接地网腐蚀故障点智能诊断方法
CN101943719A (zh) 一种同频异步核相方法
CN105606944B (zh) 配电系统的单相接地故障选线方法和装置
CN106093714A (zh) 小电流接地系统单相接地故障线路的选线方法
CN109100612A (zh) 城市轨道交通接触网短路故障定位方法、装置及电子终端
CN105676088A (zh) 一种故障电弧探测装置的测试设备和方法
Masood et al. Faults detection and diagnosis of transmission lines using wavelet transformed based technique
CN207181589U (zh) 一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置
CN114236212B (zh) 电压测量方法、电压测量电路及设备
CN104122452A (zh) 基于多次同步异频法的大型地网工频接地阻抗测量方法
CN104076246A (zh) 一种配电网单相接地故障预想事故集的确定方法
CN110149059A (zh) 一种高频逆变器低杂散电感回路设计方法
CN103487725A (zh) 一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置
CN109655717A (zh) 一种基于初始电流行波和小波的接地选线方法
CN102540019A (zh) 一种测后模拟识别母线区内外故障的方法
CN104459451B (zh) 变压器电流互感器极性测试仪及测试方法
CN207423264U (zh) 变配电系统综合检测装置以及数据机房供配电系统
CN104049169B (zh) 接地检测装置和方法
CN205941704U (zh) 一种变压器间共噪声等效电容测量设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181228

RJ01 Rejection of invention patent application after publication