CN111274649B - 一种单线直供电气化铁路接触网电气性能评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单线直供电气化铁路接触网电气性能评估方法，属于电气化铁路供电技术领域。接触网分为多个区段，保证每一时刻在同一区段只能有一列车运行，在列车每次驶入区段或驶出区段后计算接触线虚拟阻抗，利用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，对接触网区段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，对该区段进行检修和维修，减少事故的发生。广泛适用于单线直供电气化铁路直接供电系统的接触网性能评判。

Description

一种单线直供电气化铁路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。
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采取故障后处理方式，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高，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计的结果，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单线直供电气化铁路接触网电气性能评估方法，它能有效地解决在线计算接触网区段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。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：1、一种单线直供电气化铁路接触网电气性能评估方法，包括接触线为T，钢轨R，设单线直供电气化铁路牵引网额定电压为E，将牵引网分为多个区段，保证每一区段在同一时刻只能有一列车运行；接触线T的自阻抗为ZT，钢轨R的自阻抗为ZR，接触线与钢轨的互阻抗为ZTR；当列车在一个区段末端时，同步测量该区段接触线T的首端电压
Figure BDA0002382104410000011
和末端电压
Figure BDA0002382104410000012
接触线T的电流
Figure BDA0002382104410000013
可以计算得到：
(1)在列车每次从右至左侧驶入区段后或从左至右驶出区段前，用公式(1)计算接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)，
Figure BDA0002382104410000014
接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)的理论值ZT(ll)由公式(2)得到，
ZT(ll)＝D(ZT+ZR-ZTR)   (2)
式中：长度D的单位为km，各种阻抗Z单位均为0hm/km；各电压
Figure BDA0002382104410000021
的单位均为V，电流
Figure BDA0002382104410000022
的单位均为A；
(2)区段接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)与其理论值ZT(ll)基本相等时，区段电气性能无变化；区段接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)大于其理论值ZT(ll)时，判断区段接触线T存在断股，断线，磨耗加剧或承力索断线情况；
(3)区段接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)小于其理论值ZT(ll)，则判断接触线T与钢轨R的线间距离变近；
分别记录区段接触线T的虚拟阻抗ZT(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，对该区段进行检修和维修。
当同一电气化铁路牵引网以供电臂分为多个区段时，每个区段的接触线T的虚拟阻抗与理论值误差接近，若出现差别较大的区段，则判断存在施工质量问题。
本发明的工作原理是：一种单线直供电气化铁路接触网电气性能评估方法，设单线直供电气化铁路牵引网额定电压为E，接触线为T，钢轨R,分为多个区段，保证每一时刻在同一区段只能有一列车运行；接触线T自阻抗为ZT，钢轨R自阻抗为ZR，接触线钢轨互阻抗为ZTR；当车在区段末端时，同步测量区段接触线T首端电压
Figure BDA0002382104410000023
和末端电压
Figure BDA0002382104410000024
接触线T电流
Figure BDA0002382104410000025
在列车每次从右至左侧驶入区段后或从左至右驶出区段前，用公式(1)计算接触线虚拟阻抗ZT(xn)；接触线T虚拟阻抗ZT(xn)的理论值ZT(ll)由公式(2)得到。利用虚拟阻抗与相应的虚拟阻抗理论值的差异可以对接触网区段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，对该区段进行检修和维修，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区段两端电压、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、利用虚拟阻抗与相应的虚拟阻抗理论值的差异可以对接触网区段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，对该区段进行检修和维修，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是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例提供了一种单线直供电气化铁路接触网电气性能评估方法，在列车每次从右至左侧驶入区段后或从左至右驶出区段前，用公式(1)计算接触线虚拟阻抗ZT(xn)。接触线T虚拟阻抗ZT(xn)的理论值ZT(ll)由公式(2)得到。区段接触线T虚拟阻抗ZT(xn)与其理论值ZT(ll)基本相等时，区段电气性能无变化；区段接触线T虚拟阻抗ZT(xn)大于其理论值ZT(ll)时，区段接触线T可能存在断股，断线，磨耗加剧或承力索断线等情况。区段接触线T虚拟阻抗ZT(xn)小于其理论值ZT(ll)，则可能是接触线T，钢轨R线间距离变近。
如图2所示，设单线直供电气化铁路牵引网额定电压为E，接触线为T，钢轨R,分为多个区段，保证每一时刻在同一区段只能有一列车运行；接触线T自阻抗为ZT，钢轨R自阻抗为ZR，接触线钢轨互阻抗为ZTR；当车在区段末端时，同步测量区段接触线T首端电压
Figure BDA0002382104410000031
和末端电压
Figure BDA0002382104410000032
接触线T电流
Figure BDA0002382104410000033
在列车每次从右至左侧驶入区段后或从左至右驶出区段前，用公式(1)计算接触线虚拟阻抗ZT(xn)；接触线T虚拟阻抗ZT(xn)的理论值ZT(ll)由公式(2)得到。利用虚拟阻抗与相应的虚拟阻抗理论值的差异可以对接触网区段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，对该区段进行检修和维修，减少事故的发生。

Claims (1)

1.一种单线直供电气化铁路接触网电气性能评估方法，包括接触线为T，钢轨R，设单线直供电气化铁路牵引网额定电压为E，将牵引网分为多个区段，保证每一区段在同一时刻只能有一列车运行；接触线T的自阻抗为ZT，钢轨R的自阻抗为ZR，接触线与钢轨的互阻抗为ZTR；当列车在一个区段末端时，同步测量该区段接触线T的首端电压
Figure FDA0004104249840000011
和末端电压
Figure FDA0004104249840000012
接触线T的电流
Figure FDA0004104249840000013
其特征在于:
(1)在列车每次从右至左侧驶入区段后或从左至右驶出区段前，用公式(1)计算接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)，
Figure FDA0004104249840000014
接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)的理论值ZT(ll)由公式(2)得到，
ZT(ll)＝D(ZT+ZR-ZTR)                                 (2)
式中：长度D的单位为km，各种阻抗Z单位均为欧姆/km；各电压
Figure FDA0004104249840000015
的单位均为V，电流
Figure FDA0004104249840000016
的单位均为A；
(2)区段接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)与其理论值ZT(ll)基本相等时，区段电气性能无变化；区段接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)大于其理论值ZT(ll)时，判断区段接触线T存在断股，断线，磨耗加剧或承力索断线情况；
(3)区段接触线T的虚拟阻抗ZT(xn)小于其理论值ZT(ll)，则判断接触线T与钢轨R的线间距离变近；
分别记录区段接触线T的虚拟阻抗ZT(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，对该区段进行检修和维修；
当同一牵引网供电臂分为多个区段时，每个区段的接触线T的虚拟阻抗与理论值误差接近，若出现差别较大的区段，则判断存在施工质量问题。
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