CN110082648A - 一种t接牵引网的故障测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种T接牵引网的故障测距方法，包括以下步骤：建立T牵引网路模型，所述T牵引网路模型采用AT供电方式，且包括AT变电所、主变电所和分区变电所；采用广义对称分量法分析所述T牵引网路模型得出T牵引网路模型的序网络；根据所述序网络得出横联电流在序网络中的电流参数；根据所述电流参数得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置。本发明一种T接牵引网的故障测距方法，通过设置上述步骤，提出了一种全新的应用于AT网络的故障测距方法，不仅仅可以应用于普通AT网络，也可以应用于T接异形AT网络，从而具有极高的适用性和使用前景，弥补了技术空白。

Description

一种T接牵引网的故障测距方法

技术领域

本发明涉及铁路牵引线路供电技术领域，具体涉及一种T接牵引网的故障测距方法。

背景技术

目前电气化铁路发展迅速，供电系统作为电气化铁路的一个重要组成部分，其供电方式的选择成为发展电气化铁路的关键因素之一。目前常用的电气化铁路供电方式主要包括直接供电方式、BT供电方式及AT供电方式。其中，直接供电方式最简单、投资少、运营和维护方便，但其供电能力有限，对临近通讯线路的干扰严重。BT供电方式是为了减少直接供电方式对周围通讯线路的干扰而提出来的一种供电方式，通过在接触网中串联吸流变压器(BT)将钢轨中回流的电流吸上到回流线中流通来减少对通讯的干扰。BT供电方式需要在接触网中增设开口以串联吸流变压器，这会使牵引网阻抗增加，造成牵引网电压和电能损失，同时，开口使得接触网产生电分段绝缘间隙，不利于线路的高速运行。AT供电方式是通过在牵引网中增设正馈线和自耦变压器，将牵引供电电压提高一倍，从而使得牵引网的载流能力大大增加，同时减少对通信线路干扰的一种供电方式。AT供电方式不仅是电气化铁路减轻对通信线路的干扰影响的有效措施之一，而且对牵引供电系统有较好的技术经济指标措施。因此，AT供电方式成为现今最受青睐的供电方式。

T字型结构的AT供电方式多用于铁路线路枢纽地区，在T字型结构的AT供电方式中，AT所和牵引变电所之间T接出了一段牵引网，且该牵引网通过另一个分区所进行并联，这种接线方式原有的AT供电故障测距公式不适用于该异形AT供电结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是Y字型结构的AT供电属于一种异形AT供电结构，由于架构不同，所以已有的AT供电故障测距方式已经不适用于该异形AT供电结构，目的在于提供一种T接牵引网的故障测距方法，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种T接牵引网的故障测距方法，包括以下步骤：建立T牵引网路模型，所述T牵引网路模型采用AT供电方式，且包括AT变电所、主变电所和分区变电所；采用广义对称分量法分析所述T牵引网路模型得出T牵引网路模型的序网络；根据所述序网络得出横联电流在序网络中的电流参数；根据所述电流参数得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置。

现有技术中，如中国专利CN201610953686.5，公开了一种高铁线路故障测距系统的故障测距方法及故障测距系统，但是将这种故障测距应用在T字型结构的AT供电网络中时，由于T接出的牵引网的影响，使得这种方法无法对故障进行准确定位。

本发明应用时，为了对异性AT网络进行准确分析，首先需要建立一个T牵引网路模型，T牵引网路模型需要表达异性AT网络的运作过程，所以在T牵引网路模型设置有AT变电所、主变电所和分区变电所，AT变电所、主变电所和分区变电所的布置需要与异性AT网络中布置相同或相似。

发明人发现在实际故障测距中，无论对于普通的AT网络还是异形网络来说，即使异形网络T接出了一段牵引网，但是在AT变电所、主变电所和分区变电所中都是存在横联电流的，而横联电流是随着故障点位置变化而变化的，所以发明人创造性的采用基于横联电流对故障点进行测距。

首先采用广义对称分量法分析所述T牵引网路模型得出T牵引网路模型的序网络，在得到的序网络中即包含横联电流，也包含T接出的牵引网的电流；然后根据所述序网络得出横联电流在序网络中的电流参数，通过对横联电流的分析，可以得出序网络中的各种电流参数，如压降、阻抗、相变等信息；通过电流参数就可以得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置。本发明通过设置上述步骤，提出了一种全新的应用于AT网络的故障测距方法，不仅仅可以应用于普通AT网络，也可以应用于T接异形AT网络，从而具有极高的适用性和使用前景，弥补了技术空白。

进一步的，所述T牵引网路模型中AT变电所、主变电所和分区变电所的数量均为一个，且主变电所、分区变电所和AT变电所沿馈线依次设置；所述主变电所为AT1，所述分区变电所为AT3，所述AT变电所为AT2；所述AT3连接于馈线的节点为分叉点，所述AT3与分叉点的距离为L3，所述器AT2与分叉点的距离为L2，所述AT1与分叉点的距离为L1。

本发明应用时，需要将T牵引网路模型中的各种参数和参量进行如上定义。

进一步的，所述序网络包括0序网络、1序网络、2序网络和3序网络。

进一步的，根据所述序网络得出横联电流在序网络中的电流参数包括以下子步骤：

根据所述序网络得出横联电流在2序网络的电流参数；

根据所述序网络得出横联电流在3序网络的电流参数。

进一步的，根据所述序网络得出横联电流在3序网络的电流参数包括以下子步骤：

故障在L1段时，当3序电流I_A3流经3序网络根据下式得出3序网络中的阻抗关系：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x为AT1至故障点的距离；Z₃为3序网络阻抗；I_A3为3序网络电流。

进一步的，根据所述序网络得出横联电流在2序网络的电流参数包括以下子步骤：

故障在L1段时，根据下式得出2序网络中的阻抗关系：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x为AT1至故障点的距离；Z₂为2序网络阻抗；I_A2为2序网络电流；k为分流系数。

进一步的，根据所述电流参数得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置包括以下子步骤：

当故障在L1区段，引入故障电路边界条件，并根据下式得出故障点的位置：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x为AT1至故障点的距离。

进一步的，根据所述电流参数得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置包括以下子步骤：

当故障在L2区段，引入故障电路边界条件，并根据下式得出故障点的位置：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x₂为AT2至故障点的距离。

进一步的，根据所述电流参数得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置包括以下子步骤：

当故障在L3区段，引入故障电路边界条件，并根据下式得出故障点的位置：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x₃为AT3至故障点的距离。

进一步的，所述故障电路边界条件为：

式中，为短路点T1相电压；为短路点T1相电流；为短路电流，为短路点F1相电流；为短路点T2相电流；为短路点F2相电流；为短路点0～3序电压；为短路点0～3序电流。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种T接牵引网的故障测距方法，通过设置上述步骤，提出了一种全新的应用于AT网络的故障测距方法，不仅仅可以应用于普通AT网络，也可以应用于T接异形AT网络，从而具有极高的适用性和使用前景，弥补了技术空白。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明T牵引网路模型结构示意图；

图2为本发明T接牵引网序网示意图；

图3为本发明接牵引网L1处T相故障2序和3序网图；

图4为本发明3序网中阻抗关系；

图5为本发明实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

本发明一种T接牵引网的故障测距方法，包括以下步骤：建立T牵引网路模型，所述T牵引网路模型采用AT供电方式，且包括AT变电所、主变电所和分区变电所；采用广义对称分量法分析所述T牵引网路模型得出T牵引网路模型的序网络；根据所述序网络得出横联电流在序网络中的电流参数；根据所述电流参数得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置。

本实施例实施时，为了对异性AT网络进行准确分析，首先需要建立一个T牵引网路模型，T牵引网路模型需要表达异性AT网络的运作过程，所以在T牵引网路模型设置有AT变电所、主变电所和分区变电所，AT变电所、主变电所和分区变电所的布置需要与异性AT网络中布置相同或相似。

发明人发现在实际故障测距中，无论对于普通的AT网络还是异形网络来说，即使异形网络T接出了一段牵引网，但是在AT变电所、主变电所和分区变电所中都是存在横联电流的，而横联电流是随着故障点位置变化而变化的，所以发明人创造性的采用基于横联电流对故障点进行测距。

首先采用广义对称分量法分析所述T牵引网路模型得出T牵引网路模型的序网络，在得到的序网络中即包含横联电流，也包含T接出的牵引网的电流；然后根据所述序网络得出横联电流在序网络中的电流参数，通过对横联电流的分析，可以得出序网络中的各种电流参数，如压降、阻抗、相变等信息；通过电流参数就可以得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置。本发明通过设置上述步骤，提出了一种全新的应用于AT网络的故障测距方法，不仅仅可以应用于普通AT网络，也可以应用于T接异形AT网络，从而具有极高的适用性和使用前景，弥补了技术空白。

为了进一步的说明本实施例中的参数和参量，所述T牵引网路模型中AT变电所、主变电所和分区变电所的数量均为一个，且主变电所、分区变电所和AT变电所沿馈线依次设置；所述主变电所为AT1，所述分区变电所为AT3，所述AT变电所为AT2；所述AT3连接于馈线的节点为分叉点，所述AT3与分叉点的距离为L3，所述器AT2与分叉点的距离为L2，所述AT1与分叉点的距离为L1。

为了进一步的说明本实施例的处理过程，所述序网络包括0序网络、1序网络、2序网络和3序网络。

为了进一步的说明本实施例的处理过程，根据所述序网络得出横联电流在序网络中的电流参数包括以下子步骤：

根据所述序网络得出横联电流在2序网络的电流参数；

根据所述序网络得出横联电流在3序网络的电流参数。

为了进一步的说明本实施例的处理过程，根据所述序网络得出横联电流在3序网络的电流参数包括以下子步骤：

故障在L1段时，当3序电流I_A3流经3序网络根据下式得出3序网络中的阻抗关系：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x为AT1至故障点的距离；Z₃为3序网络阻抗；I_A3为3序网络电流。

为了进一步的说明本实施例的处理过程，根据所述序网络得出横联电流在2序网络的电流参数包括以下子步骤：

故障在L1段时，根据下式得出2序网络中的阻抗关系：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x为AT1至故障点的距离；Z₂为2序网络阻抗；I_A2为2序网络电流。

为了进一步的说明本实施例的处理过程，根据所述电流参数得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置包括以下子步骤：

当故障在L1区段，引入故障电路边界条件，并根据下式得出故障点的位置：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x为AT1至故障点的距离。

为了进一步的说明本实施例的处理过程，根据所述电流参数得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置包括以下子步骤：

当故障在L2区段，引入故障电路边界条件，并根据下式得出故障点的位置：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x₂为AT2至故障点的距离。

为了进一步的说明本实施例的处理过程，根据所述电流参数得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置包括以下子步骤：

当故障在L3区段，引入故障电路边界条件，并根据下式得出故障点的位置：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x₃为AT3至故障点的距离。

进一步的，所述故障电路边界条件为：

为了进一步的说明本实施例中T接牵引网的结构，如图5所示：由图可见，AT所和牵引变电所之间T接出一段牵引网，末端通过分区所2并联。容易看出，除异形AT段之外的其他区段仍可使用上下行电流比、AT吸上电流比或横联线电流比等故障测距方法。因此，仅需分析T接的AT段。

图5中，变电所至分叉处距离L1为6.726km，分叉处至AT所距离L2为7.566km，分叉处至钦北分区所距离L3为2.246km。

在图5基础上建立T接牵引网模型，如图1所示，然后采用广义对称分量法得出的0～3序网络如图2所示，由图2可知，横联电流只在2序和3序网络中流通。当故障在L1段时，推导横联电流和故障距离关系。

如图3所示，图中为2序网络中AT1、AT2、AT3处的横联电流， 为3序网络中AT1、AT2、AT3处的横联电流，Z₂、Z₃为2序和3序阻抗，I_A2、I_A3为2序和3序电流。

当3序电流I_A3流经3序网络时，阻抗关系如图4所示，可以得到阻抗关系：

其中，

2序网络阻抗关系和图4类似，只需考虑横联电流和吸上电流分配关系即可。横联电流计算公式如下：

其中，

然后根据公式1～8得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系：

当故障在L1区段，故障类型为下行T线(T1)对地短路。短路电流等于T1(A)相流入大地电流，其他相直接流入大地电流为0。且T1(A)相短路点为0。所以故障电路边界条件为

所以

I_A2＝I_A3，且z₂≈z₃，所以Z′₂≈Z′₃，公式9、10可以简化为：

由公式12、13可得，故障距离计算公式：

其中x为AT1至故障点的距离，公式13中L按公式14计算。

当故障在L2段时，故障距离计算公式如下：

其中x为AT2至故障点的距离，公式15中L′按公式16计算。

当故障在L3段时，故障距离计算公式如下：

其中x为AT3至故障点的距离，公式17中L′按公式18计算。

这样就完成了故障点的定位。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种T接牵引网的故障测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立T牵引网路模型，所述T牵引网路模型采用AT供电方式，且包括AT变电所、主变电所和分区变电所；

采用广义对称分量法分析所述T牵引网路模型得出T牵引网路模型的序网络；

根据所述序网络得出横联电流在序网络中的电流参数；

根据所述电流参数得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置。

2.根据权利要求1所述的一种T接牵引网的故障测距方法，其特征在于，所述T牵引网路模型中AT变电所、主变电所和分区变电所的数量均为一个，且主变电所、分区变电所和AT变电所沿馈线依次设置；所述主变电所为AT1，所述分区变电所为AT3，所述AT变电所为AT2；所述AT3连接于馈线的节点为分叉点，所述AT3与分叉点的距离为L3，所述器AT2与分叉点的距离为L2，所述AT1与分叉点的距离为L1。

3.根据权利要求2所述的一种T接牵引网的故障测距方法，其特征在于，所述序网络包括0序网络、1序网络、2序网络和3序网络。

4.根据权利要求3所述的一种T接牵引网的故障测距方法，其特征在于，根据所述序网络得出横联电流在序网络中的电流参数包括以下子步骤：

根据所述序网络得出横联电流在2序网络的电流参数；

根据所述序网络得出横联电流在3序网络的电流参数。

5.根据权利要求4所述的一种T接牵引网的故障测距方法，其特征在于，根据所述序网络得出横联电流在3序网络的电流参数包括以下子步骤：

故障在L1段时，当3序电流I_A3流经3序网络根据下式得出3序网络中的阻抗关系：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x为AT1至故障点的距离；Z₃为3序网络阻抗；I_A3为3序网络电流。

6.根据权利要求5所述的一种T接牵引网的故障测距方法，其特征在于，根据所述序网络得出横联电流在2序网络的电流参数包括以下子步骤：

故障在L1段时，根据下式得出2序网络中的阻抗关系：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x为AT1至故障点的距离；Z₂为2序网络阻抗；I_A2为2序网络电流；k为分流系数。

7.根据权利要求6所述的一种T接牵引网的故障测距方法，其特征在于，根据所述电流参数得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置包括以下子步骤：

当故障在L1区段，引入故障电路边界条件，并根据下式得出故障点的位置：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x为AT1至故障点的距离。

8.根据权利要求6所述的一种T接牵引网的故障测距方法，其特征在于，根据所述电流参数得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置包括以下子步骤：

当故障在L2区段，引入故障电路边界条件，并根据下式得出故障点的位置：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x₂为AT2至故障点的距离。

9.根据权利要求6所述的一种T接牵引网的故障测距方法，其特征在于，根据所述电流参数得出横联电流在T牵引网路模型中与故障距离的关系，并得出故障点的位置包括以下子步骤：

当故障在L3区段，引入故障电路边界条件，并根据下式得出故障点的位置：

其中，

式中，为AT1处的横联电流；为AT2处的横联电流；为AT3处的横联电流，x₃为AT3至故障点的距离。

10.根据权利要求7～9任意一项所述的一种T接牵引网的故障测距方法，其特征在于，所述故障电路边界条件为：

式中，为短路点T1相电压；为短路点T1相电流；为短路电流，为短路点F1相电流；为短路点T2相电流；为短路点F2相电流；为短路点0～3序电压；为短路点0～3序电流。