CN111257689B - 一种at供电接触网电气性能评估方法 - Google Patents

一种at供电接触网电气性能评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种AT供电接触网电气性能评估方法，属于电气化铁路供电技术领域。若AT段内无车时，AT段接触线T首端和末端电流幅值基本相等，且电流方向相同(以变电所为参考)，当车进入AT段时，AT段首端电流会有较大增加，且将大于接触线T末端电流。当车在AT段末端时，AT段接触线T首端和末端电流幅值不相等，当车驶出AT段末端时，AT段接触线T首端和末端电流幅值相等，且电流方向相同。在列车每次驶入AT段和驶出AT段后计算接触线T的虚拟阻抗，负馈线F的虚拟阻抗。利用接触线T、负馈线F的虚拟阻抗与相应的虚拟阻抗理论值的差异识别接触线断线等情况，对AT接触网电气性能变化趋势进行记录和评判。

Description

一种AT供电接触网电气性能评估方法
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。牵引供电系统结构复杂、工作条件恶劣。沿铁路线路架设的接触网零件众多，地理分布广泛，工作于露天环境，需承受机车受电弓的高速冲击，且无备用，这些特点都导致了牵引供电系统的故障较易发生。
目前铁路供电系统普遍釆取故障后处理方式，故障恢复速度慢，容易造成巨大的经济损失和不良的社会影响。牵引供电系统目前的管理模式存在以下问题:
(1)故障发生后才进行处理。对牵引供电系统日常的运行状态认识不清，只有等故障发生后才进行处理，是一种消极被动的处理方式，故障后抢修模式给现场抢修人员带来巨大工作压力，容易导致人身伤害事故的发生，同时难以满足铁路对接触网状态高精确度的要求。
(2)故障之后的查找和恢复速度慢。现有的故障诊断方法精度不髙，故障后的查找和处理工作量大，列车停运时间长。
(3)缺乏有效的故障预防措施。对牵引供电系统未来可能发生的情况估计不足，缺乏有效的干预措施。
设备或系统故障的发生，是众多因素随时间累积的结果，其产生、发展必然经历一个时间过程，有时看似偶然的故障，也存在着内在的规律性，即使是突发性故障也存在孕育、发展的时期。若能对牵引供电系统的运行状态进行准确评估，掌握系统的实时工作状态，并从中总结系统状态演化发展的规律，根据规律就能提前识别出设备或系统的异常，提早对其进行检修或更换，将能减小牵引供电系统事故发生的概率，避免故障的发生。
发明内容
本发明的目的是提供一种AT供电接触网电气性能评估方法，它能有效地解决在线计算AT段的虚拟阻抗并与其理论计算值进行实时比较、评判的技术问题。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：
一种AT供电接触网电气性能评估方法，设电气化铁路AT牵引网额定电压为E，AT段的长度为D，接触线T的自阻抗为ZT，负馈线F的自阻抗为ZF，接触线T与负馈线F的互阻抗为ZTF；当列车在AT段首端时，同步测量AT段接触线TTF首端电压
Figure GDA0002719079720000011
和末端电压
Figure GDA0002719079720000012
接触线T的电流
Figure GDA0002719079720000013
负馈线F的电流
Figure GDA0002719079720000014
当列车在AT段末端时，同步测量AT段接触线TTF的首端电压
Figure GDA0002719079720000015
和末端电压
Figure GDA0002719079720000016
接触线T的电流
Figure GDA0002719079720000017
负馈线F的电流
Figure GDA0002719079720000018
(1)在列车每次驶入AT段和驶出AT段后，用公式(1)计算接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)，用公式(2)计算负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)：
Figure GDA0002719079720000021
Figure GDA0002719079720000022
接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)的理论值ZT(ll)由公式(3)得到，负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)的理论值ZF(ll)由公式(4)得到，
ZT(ll)＝D(ZT-ZTF) (3)
ZF(ll)＝D(ZF-ZTF) (4)
式中：长度D的单位为km，各种阻抗Z单位均为Ohm/km；牵引网额定电压E、接触线TTF首端电压
Figure GDA0002719079720000023
和末端电压
Figure GDA0002719079720000024
的单位均为V，电流
Figure GDA0002719079720000025
和
Figure GDA0002719079720000026
的单位均为A；
(2)负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)与其理论值ZF(ll)基本相等时，AT段的负馈线F电气性能无变化；负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)大于其理论值ZF(ll)时，判断负馈线F存在断股，断线的情况；
(3)接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)与其理论值ZT(ll)基本相等时，AT段接触线T电气性能无变化；接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)大于其理论值ZT(ll)时，判断接触线T存在断股，断线，磨耗加剧或承力索断线的情况；
(4)负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)小于其理论值ZF(ll)且接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)也小于其理论值ZT(ll)时，则判断是负馈线F和接触线T线间距离变近；
记录接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)，负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)，形成历史数据库，生成变化趋势，当其变化量超过设定值时，需要对该AT段进行检修或维修；
当同一电气化铁路或供电臂有多个AT区段时，每个AT段的接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)，负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)与理论值误差应基本接近，若差别较大时，则判断该AT段存在施工质量问题。
所述权利要求1中用到的数据条件是：以AT供电方式的同一变电所为参考，设列车在AT段首端或列车在AT段末端，(1)、若AT段内无车时，AT段接触线T首端和末端电流幅值基本相等，且电流方向相同；当列车进入AT段时，AT段首端电流会有较大增加，且大于接触线T末端的电流；(2)、当列车在AT段末端时，AT段接触线T首端和末端电流幅值不相等，当列车驶出AT段末端时，AT段接触线T首端和末端电流幅值相等，且电流方向相同。
本发明的工作原理是：一种AT供电接触网电气性能评估方法法，电气化铁路AT牵引网额定电压为E，AT段的长度为D，接触线T的自阻抗为ZT，负馈线F的自阻抗为ZF，接触线T与负馈线F的互阻抗为ZTF；当列车在AT段首端时，同步测量AT段接触线TTF首端电压
Figure GDA0002719079720000031
和末端电压
Figure GDA0002719079720000032
接触线T电流
Figure GDA0002719079720000033
负馈线F电流
Figure GDA0002719079720000034
当车在AT段末端时，同步测量AT段接触线TTF首端电压
Figure GDA0002719079720000035
和末端电压
Figure GDA0002719079720000036
接触线T电流
Figure GDA0002719079720000037
负馈线F电流
Figure GDA0002719079720000038
在列车每次驶入AT段和驶出AT段后用公式(1)计算接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)，用公式(2)计算负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)。接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)的理论值ZT(ll)由公式(3)得到，负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)的理论值ZF(ll)由公式(4)得到。
利用接触线T、负馈线F的虚拟阻抗与相应的虚拟阻抗理论值的差异可以对AT接触网电气性能变化趋势进行记录和评判，当其变化量超过设定值时，对该AT段进行检修和维修，减少事故的发生。
与现有技术相比，本发明技术的有益效果是：
一、利用列车进入和离开AT段两端电压、电流进行接触网虚拟阻抗计算，对接触网断股、断线等进行识别。
二、利用接触线T、负馈线F的虚拟阻抗与相应的虚拟阻抗理论值的差异可以对AT接触网电气性能变化趋势进行记录和评判，当其变化量超过设定值时，对该AT段进行检修和维修，减少事故的发生。
三、通用性好，易于实施。
附图说明
图1是本发明流程图。
图2是本发明列车在AT段首端的示意图。
图3是本发明列车在AT段末端的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例提供了一种AT供电接触网电气性能评估方法，若AT段内无车时，AT段接触线T线首端和末端电流幅值基本相等，且电流方向相同(以变电所为参考)，当列车进入AT段时，AT段首端电流会有较大增加，且将大于接触线T末端电流。当列车在AT段末端时，AT段T线首端和末端电流幅值不相等，当列车驶出AT段末端时，AT段接触线T首端和末端电流幅值相等，且电流方向相同(以变电所为参考)。在列车每次驶入AT段和驶出AT段后用公式计算接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)，负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)。负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)与其理论值ZF(ll)基本相等时，AT段负馈线F电气性能无变化；负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)大于其理论值ZF(ll)时，负馈线F可能存在断股，断线等情况。接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)与其理论值ZT(ll)基本相等时，AT段接触线T电气性能无变化；接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)大于其理论值ZT(ll)时，接触线可能存在断股，断线，磨耗加剧或承力索断线等情况。负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)小于其理论值ZF(ll)且接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)也小于其理论值ZT(ll)时，则可能是负馈线F和接触线T线间距离变近。
如图2所示，电气化铁路AT牵引网额定电压为E，AT段的长度为D，接触线T自阻抗为ZT，负馈线F自阻抗为ZF，接触线T与负馈线F的互阻抗为ZTF；当列车在AT段首端时，同步测量AT段接触线TTF首端电压
Figure GDA0002719079720000041
和末端电压
Figure GDA0002719079720000042
接触线T电流
Figure GDA0002719079720000043
负馈线F电流
Figure GDA0002719079720000044
当列车在AT段末端时，同步测量AT段接触线TTF首端电压
Figure GDA0002719079720000045
和末端电压
Figure GDA0002719079720000046
接触线T的电流
Figure GDA0002719079720000047
负馈线F的电流
Figure GDA0002719079720000048
在列车每次驶入AT段和驶出AT段后用公式(1)计算接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)，用公式(2)计算负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)。接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)的理论值ZT(ll)由公式(3)得到，负馈线F虚拟阻抗ZF(xn)的理论值ZF(ll)由公式(4)得到。利用接触线T与负馈线F的虚拟阻抗与相应的虚拟阻抗理论值的差异可以对AT接触网电气性能变化趋势进行记录和评判，当其变化量超过设定值时，对该AT段进行检修和维修，减少事故的发生。

Claims (2)

1.一种AT供电接触网电气性能评估方法，设电气化铁路AT牵引网额定电压为E，AT段的长度为D，接触线T的自阻抗为ZT，负馈线F的自阻抗为ZF，接触线T与负馈线F的互阻抗为ZTF；当列车在AT段首端时，同步测量AT段接触线TTF首端电压
Figure FDA0002719079710000011
和末端电压
Figure FDA0002719079710000012
接触线T的电流
Figure FDA0002719079710000013
负馈线F的电流
Figure FDA0002719079710000014
当列车在AT段末端时，同步测量AT段接触线TTF的首端电压
Figure FDA0002719079710000015
和末端电压
Figure FDA0002719079710000016
接触线T的电流
Figure FDA0002719079710000017
负馈线F的电流
Figure FDA0002719079710000018
其特征在于:
(1)在列车每次驶入AT段和驶出AT段后，用公式(1)计算接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)，用公式(2)计算负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)：
Figure FDA0002719079710000019
Figure FDA00027190797100000110
接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)的理论值ZT(ll)由公式(3)得到，负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)的理论值ZF(ll)由公式(4)得到，
ZT(ll)＝D(ZT-ZTF) (3)
ZF(ll)＝D(ZF-ZTF) (4)
式中：长度D的单位为km，各种阻抗Z单位均为Ohm/km；牵引网额定电压E、接触线TTF首端电压
Figure FDA00027190797100000111
和末端电压
Figure FDA00027190797100000112
的单位均为V，电流
Figure FDA00027190797100000113
和
Figure FDA00027190797100000114
的单位均为A；
(2)负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)与其理论值ZF(ll)基本相等时，AT段的负馈线F电气性能无变化；负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)大于其理论值ZF(ll)时，判断负馈线F存在断股，断线的情况；
(3)接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)与其理论值ZT(ll)基本相等时，AT段接触线T电气性能无变化；接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)大于其理论值ZT(ll)时，判断接触线T存在断股，断线，磨耗加剧或承力索断线的情况；
(4)负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)小于其理论值ZF(ll)且接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)也小于其理论值ZT(ll)时，则判断是负馈线F和接触线T线间距离变近；
记录接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)，负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)，形成历史数据库，生成变化趋势，当其变化量超过设定值时，需要对该AT段进行检修或维修；
当同一电气化铁路或供电臂有多个AT区段时，每个AT段的接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)，负馈线F的虚拟阻抗ZF(xn)与理论值误差应基本接近，若差别较大时，则判断该AT段存在施工质量问题。
2.根据权利要求1所述的一种AT供电接触网电气性能评估方法，其特征在于：所述权利要求1中用到的数据条件是：以AT供电方式的同一变电所为参考，设列车在AT段首端或列车在AT段末端，(1)、若AT段内无车时，AT段接触线T首端和末端电流幅值基本相等，且电流方向相同；当列车进入AT段时，AT段首端电流会有较大增加，且大于接触线T末端的电流；(2)、当列车在AT段末端时，AT段接触线T首端和末端电流幅值不相等，当列车驶出AT段末端时，AT段接触线T首端和末端电流幅值相等，且电流方向相同。
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