[发明专利]电气化铁道牵引网故障定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术，特别涉及电气化铁道牵引网技术。

背景技术

随着电气化铁道里程在我国现在的铁路运输比重中日益扩大，牵引网供电线路的不断增多，牵引网线路运行状况对铁路安全稳定运营有着举足轻重的作用，因此牵引网线路一旦发生了故障，我们必须尽快的找到故障点，并及时排除线路故障，才能恢复正常供电，确保铁路运行的安全。我国的电气化铁路牵引网负荷有一定的特殊性，运行比较灵活，经常容易发生故障，大部分的瞬时故障可以通过自动重合闸恢复正常。但是也有一些永久性的故障，一时难以修复，会给铁路运输造成极大的安全隐患。由于铁路系统是一个整体的系统，一条线路发生故障，其他测距装置的测量结果也会受到影响，一个牵引变电所通常会给多条线路并行供电，因此在进行故障定位之前，我们首先要确定故障所在的线路，再在故障线路上确定故障位置。

目前铁路线路故障测距方法主要有阻抗法和行波法，但是其只能对馈线故障进行定位。基于整个牵引变电所的故障定位却是一大技术难题，通过在每个监测点安装故障录波仪，观察故障电压电流波形，可以查找故障线路，但是故障录波仪一般用于高压场所，其成本颇高。也可以通过人工寻线的方式查找故障位置，但其费时费力，效率太低。

相关现有技术：

(1)电压暂降起始时刻的选择。第一种方法是将电压有效值跌落到正常值的90%作为电压暂降起始时刻_[1]。第二种方法是对原始采样信号选择适宜的窗函数进行短时傅里叶变换，可得到信号的频谱幅值分布图。如图1为加Blackman窗得到短时傅里叶变换各高频分量频谱图。选择3次与4次谐波分量的频谱序列和的峰值作为电压暂降起始时刻_[2]。第三种DB6小波法，该方法具有很强的奇异点检测能力，可以应用DB6小波对原始信号进行3尺度分解，选择高频系数模的极大值，从而确定扰动的起始时刻_[2]。

(2)电力系统中，可以通过相电流突变量法进行馈线故障判断_[3]。当相电流突变量超过设定的阈值且相电流的值由小变大，则判断发生故障。

Δi_k=||i_k-i_k-N|-|i_k-N-i_k-2N||     (6)

i_k-N为k时刻之前一周期的电流值，i_k-2N为k时刻之前两个周期的电流值。当Δi_k≥k×i_e表示发生短路故障。k为可靠系数，i_e为系统设置短路电流。这种方法是基于电流采样瞬时值进行故障判断，采样数据有很多的随机性，当采样数据过零点时，存在较大的误差。

(3)电力系统一般根据继电保护装置动作判断故障线路，但是对于一些严重的短路故障，可能存在越级跳闸现象_[4]，从而影响故障线路的正确查找。同时功率能量法也是寻找扰动源的一种方法，它是根据发生扰动时，瞬时功率与系统稳定时的瞬时功率之差求得扰动功率，进而求得扰动能量，再根据各个监测点的扰动能量流动方向确定扰动方向，结合各个监测点的扰动方向，可以确定故障线路。但是，扰动信号可大可小，扰动功率是一种交换功率，依据扰动功率和能量的扰动方向进行故障定位其结果并不可靠，可能会导致定位错误_[5]。

(4)行波法是在输电网的故障定位中应用非常广泛，在近几年中，该方法逐渐被应用到接触网的故障定位中。但是由于接触网结构复杂，增加了信号识别的难度，难以进行准确定位，并且行波法对于信号采样频率要求高（MHz），投入成本较大，在接触网故障定位的实用性不高_[6]。

(5)目前应用较广泛的故障定位方法是阻抗法。阻抗法利用回路中的电抗值不受故障电阻影响的特点，通过测量和计算线路首端至故障点的线路电抗，根据传输线的线路电抗值与长度成正比的原则，即可确定故障距离，因方法原理简单、投资少，受到了大量科研人员的青睐，成为应用最为广泛的方法。然而在实际运行中，阻抗法并未能充分发挥出其精确定位的效果，其主要问题在于：接触网线路复杂，混合线路多，线路参数不准确等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种快速、准确的定位故障的电气化铁道牵引网故障定位方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，电气化铁道牵引网故障定位方法，其特征在于，包括下述步骤：