CN114062834A - 牵引网高阻接地故障判别方法、系统、介质及计算设备 - Google Patents

牵引网高阻接地故障判别方法、系统、介质及计算设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种牵引网高阻接地故障判别方法、系统、介质及计算设备，本发明基于与牵引供电方式匹配的电流比计算电流比增量，通过电流比增量实现高阻接地故障判别，能够在不同的牵引供电方式下判别牵引网高阻接地故障，解决了牵引网高阻接地故障难以判别的问题，对于高速铁路牵引网继电保护起到了很好的补充作用。

Description

牵引网高阻接地故障判别方法、系统、介质及计算设备
技术领域
本发明涉及一种牵引网高阻接地故障判别方法、系统、介质及计算设备，属于牵引网故障检测领域。
背景技术
近年来高速铁路的飞速发展，对整个电气化铁路牵引供电系统的要求越来越高，其中牵引网是牵引供电系统的重要组成部分，一旦发生故障，极有可能损坏牵引网系统的电气设备，影响列车安全，降低铁路的运行效率。
牵引网发生高阻接地故障时，短路电流较小，故障电压降低较少，故障量不明显，因此牵引网高阻接地故障很难判别。
发明内容
本发明提供了一种牵引网高阻接地故障判别方法、系统、介质及计算设备，解决了牵引网高阻接地故障很难判别的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
牵引网高阻接地故障判别方法，包括：
计算与牵引网牵引供电方式匹配的电流比；其中，若牵引网牵引供电方式为复线直供方式，则计算上下行电流比，若牵引网牵引供电方式为全并联AT供电方式，则计算横联线电流比；
根据电流比，计算电流比增量；
若电流比增量大于阈值，则判别为牵引网高阻接地故障。
上下行电流比计算公式为：
Figure BDA0003289239220000021
其中，K1(t0)为t0时刻的上下行电流比，I1(t0)为t0时刻的上行馈线电流，I2(t0)为t0时刻的下行馈线电流。
横联线电流比计算公式为：
Figure BDA0003289239220000022
其中，K2(t0)为t0时刻的横联线电流比，
Figure BDA0003289239220000023
为t0时刻的第n个AT横联线的正馈线电流，
Figure BDA0003289239220000024
为t0时刻的第n个AT横联线的接触线电流，
Figure BDA0003289239220000025
为t0时刻的第n+1个AT横联线的正馈线电流，
Figure BDA0003289239220000026
为t0时刻的第n+1个AT横联线的接触线电流。
根据电流比，计算电流比增量，包括：
若电流比为上下行电流比，将当前时刻的上下行电流比与m个周期以前的上下行电流比做差分，获得上下行电流比增量；
若电流比为横联线电流比，将当前时刻的横联线电流比与m个周期以前的横联线电流比做差分，获得横联线电流比增量。
牵引网高阻接地故障判别系统，包括：
电流比计算模块：计算与牵引网牵引供电方式匹配的电流比；其中，若牵引网牵引供电方式为复线直供方式，则计算上下行电流比，若牵引网牵引供电方式为全并联AT供电方式，则计算横联线电流比；
电流比增量计算模块：根据电流比，计算电流比增量；
判别模块：若电流比增量大于阈值，则判别为牵引网高阻接地故障。
电流比计算模块中计算上下行电流比的公式为：
Figure BDA0003289239220000031
其中，K1(t0)为t0时刻的上下行电流比，I1(t0)为t0时刻的上行馈线电流，I2(t0)为t0时刻的下行馈线电流。
电流比计算模块中横联线电流比的公式为：
Figure BDA0003289239220000032
其中，K2(t0)为t0时刻的横联线电流比，
Figure BDA0003289239220000033
为t0时刻的第n个AT横联线的正馈线电流，
Figure BDA0003289239220000034
为t0时刻的第n个AT横联线的接触线电流，
Figure BDA0003289239220000035
为t0时刻的第n+1个AT横联线的正馈线电流，
Figure BDA0003289239220000036
为t0时刻的第n+1个AT横联线的接触线电流。
电流比增量计算模块，包括：
上下行电流比增量计算模块：若电流比为上下行电流比，将当前时刻的上下行电流比与m个周期以前的上下行电流比做差分，获得上下行电流比增量；
横联线电流比增量计算模块：若电流比为横联线电流比，将当前时刻的横联线电流比与m个周期以前的横联线电流比做差分，获得横联线电流比增量。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行牵引网高阻接地故障判别方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行牵引网高阻接地故障判别方法的指令。
本发明所达到的有益效果：本发明基于与牵引供电方式匹配的电流比计算电流比增量，通过电流比增量实现高阻接地故障判别，能够在不同的牵引供电方式下判别牵引网高阻接地故障，解决了牵引网高阻接地故障难以判别的问题，对于高速铁路牵引网继电保护起到了很好的补充作用。
附图说明
图1为牵引网高阻接地故障判别方法的流程图；
图2为无故障时牵引网上行馈线电流；
图3为无故障时牵引网上下行电流比增量；
图4为上行发生高阻接地故障时牵引网上行馈线电流；
图5为上行发生高阻接地故障时牵引网上下行电流比增量。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，牵引网高阻接地故障判别方法，包括以下步骤：
步骤1，计算与牵引网牵引供电方式匹配的电流比；其中，若牵引网牵引供电方式为复线直供方式，则计算上下行电流比，若牵引网牵引供电方式为全并联AT供电方式，则计算横联线电流比；
步骤2，根据电流比，计算电流比增量；
步骤3，若电流比增量大于阈值，则判别为牵引网高阻接地故障。
上述方法基于与牵引供电方式匹配的电流比计算电流比增量，通过电流比增量实现高阻接地故障判别，能够在不同的牵引供电方式下判别牵引网高阻接地故障，解决了牵引网高阻接地故障难以判别的问题，对于高速铁路牵引网继电保护起到了很好的补充作用。
目前牵引网的牵引供电方式主要包括复线直供方式和全并联AT供电方式；上述方法先识别牵引网的牵引供电方式，若为复线直供方式，即供电臂为复线且末端并联闭环供电，则实时计算列车运行时的上下行电流比，可采用如下计算公式：
Figure BDA0003289239220000051
其中，K1(t0)为t0时刻的上下行电流比，I1(t0)为t0时刻的上行馈线电流，I2(t0)为t0时刻的下行馈线电流，min(I1(t0),I2(t0))为I1(t0)和I2(t0)中取较小值。
若为全并联AT供电方式，上下行均采用全并联AT供电且横联线不解列，同步采样牵引变电所、AT所及分区所数据，实时计算列车在第n个AT和第n+1个AT之间运行时的横联线电流比，可采用如下计算公式：
Figure BDA0003289239220000052
其中，K2(t0)为t0时刻的横联线电流比，
Figure BDA0003289239220000053
为t0时刻的第n个AT横联线的正馈线电流，
Figure BDA0003289239220000054
为t0时刻的第n个AT横联线的接触线电流，
Figure BDA0003289239220000055
为t0时刻的第n+1个AT横联线的正馈线电流，
Figure BDA0003289239220000056
为t0时刻的第n+1个AT横联线的接触线电流。
将实时计算获得的上下行电流比或横联线电流比缓存，基于缓存的数据，计算上下行电流比增量或横联线电流比增量。
在复线直供方式下，将当前时刻的上下行电流比与m个周期以前的上下行电流比做差分，获得上下行电流比增量ΔK1＝K1(t0)-K1(t0-mT)；其中，K1(t0-mT)为t0-mT时刻的上下行电流比，即m个周期以前的上下行电流比，m的取值由实际的采样率确定，T为采样周期。
同样，在全并联AT供电方式下，将当前时刻的横联线电流比与m个周期以前的横联线电流比做差分，获得横联线电流比增量ΔK2＝K2(t0)-K2(t0-mT)；其中，K2(t0-mT)为t0-mT时刻的横联线电流比增量。
将计算获得的上下行电流比增量或横联线电流比增量与相应的阈值进行比较，进行高阻接地故障判别。
在复线直供方式，上下行电流比增量与第一阈值IZD1比较，若ΔK1＞IZD1，则判别为高阻接地故障，发送告警信号或跳闸命令到综自系统；
在全并联AT供电方式，横联线电流比增量与第二阈值IZD2比较，若ΔK2＞IZD2，则判别为高阻接地故障，发送告警信号或跳闸命令到综自系统。
上述第一阈值IZD1与第二阈值IZD2一般设定为0.1，通常是取现场牵引网带机车负荷正常无故障运行时电流比增量的1.5倍，属于一种经验取值。
针对某高铁现场进行实测试验，试验结果见图2～5；其中，图2表示上行馈线电流，图3表示上下行电流比增量。从图2和3可以看出，在正常工况没有故障时，此时上下行电流比增量的值基本不变；从图4和5可以看出，在某一时刻上行馈线发生高阻接地短路故障时，此时上下行电流比增量的值会发生显著变化，据此可知通过电流比增量进行高阻接地故障是有效的。
上述方法通过电流比增量进行牵引网高阻接地故障判别，解决了牵引网高阻接地故障难以判别的问题，对于高速铁路牵引网继电保护起到了很好的补充作用；同时上述方法基于异地同步数据比值组合的方法，增加较为简单的电流比增量辅助判据，大大简化了高速铁路牵引网高阻接地故障判别的复杂度。
上述方法相应的软件系统，即牵引网高阻接地故障判别系统，包括：
电流比计算模块：计算与牵引网牵引供电方式匹配的电流比；其中，若牵引网牵引供电方式为复线直供方式，则计算上下行电流比，若牵引网牵引供电方式为全并联AT供电方式，则计算横联线电流比。
电流比计算模块中计算上下行电流比的公式可采用：
Figure BDA0003289239220000071
其中，K1(t0)为t0时刻的上下行电流比，I1(t0)为t0时刻的上行馈线电流，I2(t0)为t0时刻的下行馈线电流。
电流比计算模块中横联线电流比的公式可采用：
Figure BDA0003289239220000072
其中，K2(t0)为t0时刻的横联线电流比，
Figure BDA0003289239220000073
为t0时刻的第n个AT横联线的正馈线电流，
Figure BDA0003289239220000074
为t0时刻的第n个AT横联线的接触线电流，
Figure BDA0003289239220000075
为t0时刻的第n+1个AT横联线的正馈线电流，
Figure BDA0003289239220000076
为t0时刻的第n+1个AT横联线的接触线电流。
电流比增量计算模块：根据电流比，计算电流比增量。
电流比增量计算模块，包括：
上下行电流比增量计算模块：若电流比为上下行电流比，将当前时刻的上下行电流比与m个周期以前的上下行电流比做差分，获得上下行电流比增量；
横联线电流比增量计算模块：若电流比为横联线电流比，将当前时刻的横联线电流比与m个周期以前的横联线电流比做差分，获得横联线电流比增量。
判别模块：若电流比增量大于阈值，则判别为牵引网高阻接地故障。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行牵引网高阻接地故障判别方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行牵引网高阻接地故障判别方法的指令。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，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，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.牵引网高阻接地故障判别方法，其特征在于，包括：
计算与牵引网牵引供电方式匹配的电流比；其中，若牵引网牵引供电方式为复线直供方式，则计算上下行电流比，若牵引网牵引供电方式为全并联AT供电方式，则计算横联线电流比；
根据电流比，计算电流比增量；
若电流比增量大于阈值，则判别为牵引网高阻接地故障。
2.根据权利要求1所述的牵引网高阻接地故障判别方法，其特征在于，上下行电流比计算公式为：
Figure FDA0003289239210000011
其中，K1(t0)为t0时刻的上下行电流比，I1(t0)为t0时刻的上行馈线电流，I2(t0)为t0时刻的下行馈线电流。
3.根据权利要求1所述的牵引网高阻接地故障判别方法，其特征在于，横联线电流比计算公式为：
Figure FDA0003289239210000012
其中，K2(t0)为t0时刻的横联线电流比，
Figure FDA0003289239210000013
为t0时刻的第n个AT横联线的正馈线电流，
Figure FDA0003289239210000014
为t0时刻的第n个AT横联线的接触线电流，
Figure FDA0003289239210000015
为t0时刻的第n+1个AT横联线的正馈线电流，
Figure FDA0003289239210000016
为t0时刻的第n+1个AT横联线的接触线电流。
4.根据权利要求1所述的牵引网高阻接地故障判别方法，其特征在于，根据电流比，计算电流比增量，包括：
若电流比为上下行电流比，将当前时刻的上下行电流比与m个周期以前的上下行电流比做差分，获得上下行电流比增量；
若电流比为横联线电流比，将当前时刻的横联线电流比与m个周期以前的横联线电流比做差分，获得横联线电流比增量。
5.牵引网高阻接地故障判别系统，其特征在于，包括：
电流比计算模块：计算与牵引网牵引供电方式匹配的电流比；其中，若牵引网牵引供电方式为复线直供方式，则计算上下行电流比，若牵引网牵引供电方式为全并联AT供电方式，则计算横联线电流比；
电流比增量计算模块：根据电流比，计算电流比增量；
判别模块：若电流比增量大于阈值，则判别为牵引网高阻接地故障。
6.根据权利要求5所述的牵引网高阻接地故障判别系统，其特征在于，电流比计算模块中计算上下行电流比的公式为：
Figure FDA0003289239210000021
其中，K1(t0)为t0时刻的上下行电流比，I1(t0)为t0时刻的上行馈线电流，I2(t0)为t0时刻的下行馈线电流。
7.根据权利要求5所述的牵引网高阻接地故障判别系统，其特征在于，电流比计算模块中横联线电流比的公式为：
Figure FDA0003289239210000022
其中，K2(t0)为t0时刻的横联线电流比，
Figure FDA0003289239210000023
为t0时刻的第n个AT横联线的正馈线电流，
Figure FDA0003289239210000024
为t0时刻的第n个AT横联线的接触线电流，
Figure FDA0003289239210000025
为t0时刻的第n+1个AT横联线的正馈线电流，
Figure FDA0003289239210000026
为t0时刻的第n+1个AT横联线的接触线电流。
8.根据权利要求5所述的牵引网高阻接地故障判别系统，其特征在于，电流比增量计算模块，包括：
上下行电流比增量计算模块：若电流比为上下行电流比，将当前时刻的上下行电流比与m个周期以前的上下行电流比做差分，获得上下行电流比增量；
横联线电流比增量计算模块：若电流比为横联线电流比，将当前时刻的横联线电流比与m个周期以前的横联线电流比做差分，获得横联线电流比增量。
9.存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至4所述的方法中的任一方法。
10.计算设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至4所述的方法中的任一方法的指令。
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中铁电气化局集团有限公司第一电气试验室: "《铁路电力牵引供电系统电气设备调试技术》", 31 May 2013, 中国铁道出版社 *
缪弼东 等: "高速铁路牵引供电系统故障测距方法的研究和修正", 《电气化铁道》 *

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CN114062834B (zh) 2023-04-07

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