專利名稱：不依賴于gps對(duì)時(shí)的at接觸網(wǎng)故障類型和方向的判別方法
不依賴于GPS對(duì)時(shí)的AT接觸網(wǎng)故障類型和方向的判別方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于高速電氣化鐵路AT牽引供電系統(tǒng)領(lǐng)域。該發(fā)明創(chuàng)造涉及采用并聯(lián)自耦變壓器(AT)供電方式的電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障的各種短路類型和方向判別。
背景技術(shù)：
AT供電方式的電氣化鐵路接觸網(wǎng)作為高速電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的重要部分， 對(duì)鐵路運(yùn)輸供電安全穩(wěn)定運(yùn)行起著舉足輕重的作用。由于采用受電弓滑動(dòng)取流，接觸網(wǎng)故障概率非常高。接觸網(wǎng)線路故障大致可分兩種瞬時(shí)性故障和永久性故障。瞬時(shí)故障可通過重合閘可恢復(fù)供電，但故障點(diǎn)往往是薄弱點(diǎn)，需盡快找到加以處理，以免再次故障發(fā)展成永久性故障而危及牽引供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)永久故障時(shí)，則需迅速查明故障并及時(shí)排除，排除故障時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響到供電系統(tǒng)送電時(shí)間和運(yùn)輸安全。排除時(shí)間越長(zhǎng)，則停電所造成的經(jīng)濟(jì)損失越大。因此，故障測(cè)距短路點(diǎn)的定位、短路類型和故障方向的準(zhǔn)確確定，不僅對(duì)及時(shí)修復(fù)線路和保證可靠供電至關(guān)重要，而且對(duì)鐵路運(yùn)輸安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有十分重要的作用。
目前在國(guó)內(nèi)高速電氣化鐵路上主要應(yīng)用的為天津凱發(fā)研制的DK3571A/B型故障測(cè)距裝置、交大許繼研制的TDWG-IC型故障測(cè)距裝置等?，F(xiàn)有AT故障測(cè)距系統(tǒng)都采用吸上電流比原理來實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)距離的測(cè)定，但是目前存在以下問題問題1、吸上電流比原理是采用故障點(diǎn)兩側(cè)所亭的AT自耦變的吸上電流大小來進(jìn)行故障點(diǎn)的測(cè)定的，故障點(diǎn)兩側(cè)的吸上電流必須是在故障后同一時(shí)刻的值，各測(cè)距裝置的數(shù)據(jù)同步依靠GPS對(duì)時(shí)來實(shí)現(xiàn)。無論是采用內(nèi)置GPS插件還是外置GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)GPS 天線異常時(shí)，必然影響故障點(diǎn)的定位。
問題2、由于AT供電方式下上行和下行接觸網(wǎng)線路阻抗等參數(shù)相同，所以當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，變電所處采集的上行線路接觸線(T線)電流ITl和正饋線(F線)電流IFl與下行線路的T線電流IT2和F線電流IF2分別相等，無法判斷故障方向在上行還是下行線路、而且也無法判斷故障類型是T線對(duì)鋼軌(T-R故障)還是F線對(duì)鋼軌(F-R故障)還是T線對(duì)F 線故障(T-F故障)。
問題3、有廠家采用故障點(diǎn)兩側(cè)所亭的上下行并聯(lián)線上的T線和F線電流矢量差/i/f-/f//白勺棄目·.··^七 失.白勺AT戶萬禾口戶萬白勺在上下行并聯(lián)線上未安裝電流互感器(如圖1 )，所以這個(gè)方法也無法實(shí)現(xiàn)故障方向的準(zhǔn)確判斷。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上AT線路測(cè)距系統(tǒng)存在的缺陷，提出了一種新型的不依賴于GPS對(duì)時(shí)的高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)短路類型和短路方向判別方法，包括以下內(nèi)容1、采用故障時(shí)刻接觸網(wǎng)線路上各測(cè)距裝置采集的T線和F線之間的電壓差同時(shí)發(fā)生突變這個(gè)特征做為同一供電臂上各測(cè)距裝置數(shù)據(jù)采集同步的依據(jù)。
2、當(dāng)故障發(fā)生在AT所和分區(qū)所之間時(shí)，采用AT所和分區(qū)所采集的上行T線電流、 上行F線電流、下行T線電流和下行F線電流的有效值來判斷故障類型是T-R、F-R還是T-F 故障，以及故障方向是上行線路方向還是下行線路方向。
本發(fā)明具有如下的有益效果本發(fā)明公開了一種不依賴于GPS對(duì)時(shí)的高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障類型和故障方向的判別方法，該方法簡(jiǎn)單可靠，保證了線路上各測(cè)距裝置故障時(shí)刻的數(shù)據(jù)同步，靠T線和F線電流的有效值來判斷故障類型和方向，無需電流角度參與計(jì)算，故障類型和故障方向的準(zhǔn)確判斷使得故障點(diǎn)的狀況更為詳細(xì)，為鐵路供電維修部門有效地縮短了故障排除時(shí)間，對(duì)及時(shí)恢復(fù)供電至關(guān)重要。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中高速電氣化鐵路AT所的典型主接線圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的高速電氣化鐵路AT所和分區(qū)所之間發(fā)生T-F短路故障時(shí)線路電流示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的高速電氣化鐵路AT所和分區(qū)所之間發(fā)生F-R短路故障時(shí)線路電流示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。附圖和具體實(shí)施方式
并不限制本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
吸上電流比原理是采用故障點(diǎn)兩側(cè)所亭的AT自耦變的吸上電流大小來進(jìn)行故障點(diǎn)的測(cè)定的，故障點(diǎn)兩側(cè)的吸上電流必須是在故障后同一時(shí)刻的值。當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，無論短路點(diǎn)在何處，變電所、AT所和分區(qū)所的T線和F線電壓均會(huì)由27. 5KV突然降低， 發(fā)明人采用這個(gè)特征來保證線路上各測(cè)距裝置采集的故障時(shí)刻數(shù)據(jù)的同步。具體實(shí)現(xiàn)方法是可以在各裝置上設(shè)置電壓突變量的定值，當(dāng)裝置采集的電壓突變量滿足定值條件時(shí)，延時(shí)一個(gè)時(shí)間定值，躲過線路暫態(tài)過程后，采集此時(shí)的AT吸上電流等數(shù)據(jù)，此時(shí)采集的數(shù)據(jù)必然是同步的。
下面結(jié)合附圖2和附圖3對(duì)AT供電線路故障類型和故障方向判別方法進(jìn)一步描述當(dāng)接觸網(wǎng)在AT所和分區(qū)所之間發(fā)生短路故障時(shí)，第一個(gè)網(wǎng)孔區(qū)段即變電所到AT所之間的回路電壓方程如下CiT1- IT2)*Zt = (Zl1-Imgl) ^Zm +(IF1-Ihr*^ < [II1-Is^Zr = (/T1- 1Τ2)*Ζ ￡ + (1Ρ2-IF1^Zfr(式 1)(成- IF2) *ZF = (4- 211)*ZFR + (Π\- FT^ZTF其中Zr、、Zf分別為T線、鋼軌和F線的自阻抗，Zm、Zm、Zw分別為三者的互阻抗。
根據(jù)變電所處變壓器二次側(cè)的電流平衡有如下公式
權(quán)利要求
1.一種不依賴于GPS對(duì)時(shí)的AT牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)的故障類型和方向判別的方法，其特征在于不需要依賴GPS對(duì)時(shí)來保證同一供電臂上各測(cè)距裝置數(shù)據(jù)的同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障類型和方向判別的方法，其特征在于所述不需要依賴 GPS對(duì)時(shí)，采用同一供電臂上各測(cè)距裝置采集的T線和F線電壓的突變來保證故障時(shí)刻AT 吸上電流、T線、F線電流的同步采集。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的故障類型和方向判別的方法，其特征在于采用故障時(shí)刻接觸網(wǎng)線路上各測(cè)距裝置采集的T線和F線之間的電壓差同時(shí)發(fā)生突變之特征做為同一供電臂上各測(cè)距裝置數(shù)據(jù)采集同步的依據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的故障類型和方向判別的方法，其特征在于采用故障點(diǎn)兩側(cè)所亭的T線和F線電流的有效值大小來判別故障類型和方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的故障類型和方向判別的方法，其特征在于當(dāng)故障發(fā)生在AT 所和分區(qū)所之間時(shí)，采用AT所和分區(qū)所采集的上行T線電流、上行F線電流、下行T線電流和下行F線電流的有效值來判斷故障類型是T-R、F-R還是T-F故障，以及故障方向是上行線路方向還是下行線路方向。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速電氣化鐵路AT牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)故障的短路類型和方向判別的方法。此種方法不需要依賴GPS對(duì)時(shí)來保證同一供電臂上各測(cè)距裝置數(shù)據(jù)的同步，靠T線和F線電流的有效值來判斷故障類型和方向，無需電流角度參與計(jì)算，判別方法簡(jiǎn)單易行，故障類型和故障方向的準(zhǔn)確判斷使得故障點(diǎn)的狀況更為詳細(xì)，為鐵路供電維修部門有效地縮短了故障排除時(shí)間，對(duì)及時(shí)恢復(fù)供電至關(guān)重要。在目前高速鐵路里程日益增多的背景下，本發(fā)明必將創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)G01R31/02GK102508092SQ201110298439
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者劉偉, 孫金華, 王丹 申請(qǐng)人:南京國(guó)電南自軌道交通工程有限公司