[发明专利]一种电气化铁路AT牵引网AT段故障定位方法

说明书

本发明公开了一种电气化铁路AT牵引网AT段故障定位方法，通过同步测量牵引网AT段两端电压相量和电流相量，包括接触线T首端电压相量和首端电流相量末端电压相量和末端电流相量负馈线F首端电压相量和首端电流相量末端电压相量和末端电流相量列写电路方程，解出故障位置x或D‑x。该方法可以排除牵引网结构、运行方式等因素的影响，并适用于有较大过渡电阻的非金属短路故障情形，故障定位精度高。广泛适用于电气化铁路AT牵引供电系统的故障定位。

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

我国铁路建设举世瞩目，成绩斐然。截至2017年，我国铁路营业里程达到12.7万km，其中高速铁路运营里程增加到2.5万km，占世界三分之二，稳居世界第一。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。高速电气化铁路AT牵引网结构复杂，故障定位困难，如果不能及时准确发现和排除故障，将延长停电时间，干扰正常运输。因此，AT牵引网故障的精确定位对于铁路的高效、安全运行意义重大，并能够带来巨大的经济和社会效益。

目前，针对AT牵引网的故障定位(测距)方法容易受到线路结构、牵引网的运行方式及供电方式等因素的影响，降低其稳定性和精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气化铁路AT牵引网AT段故障定位方法，它能有效地排除因AT牵引网结构、运行方式以及过渡电阻等因素的影响，解决AT牵引网发生短路故障时精确定位的技术问题。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：设电气化铁路AT牵引网AT段长度为D，接触线T的自阻抗为Z_T，钢轨R的自阻抗为Z_R，负馈线F的自阻抗为Z_F，接触线T与钢轨R的互阻抗为Z_TR，接触线T与负馈线F的互阻抗为Z_TF，负馈线F与钢轨R的互阻抗为Z_FR；同步测量牵引网AT段两端电压相量和电流相量，包括接触线T首端电压相量和首端电流相量末端电压相量和末端电流相量负馈线F首端电压相量和首端电流相量末端电压相量和末端电流相量AT段发生短路故障时，设故障位置x为短路故障位置距离AT段首端的长度，D-x短路故障位置为距离AT段末端的长度，则列写电路方程，求解得故障位置，分别由如下公式(1)(2)(3)(4)进行计算：

式中：长度D、x的单位均为km，各种阻抗Z单位均为Ohm/km；各首端电压相量和末端电压相量的单位均为V，各首端电流相量和末端电流相量的单位均为A。

若AT段内发生接触线T和钢轨R的TR短路，则故障位置x由公式(1)(2)(3)(4)计算；故障位置在[0,D/2)区间时，优先选用公式(2)(4)计算，故障位置在[D/2,D]区间时，优先选用公式(1)(3)计算。

若AT段内发生负馈线F和钢轨R的FR短路，则故障位置x由公式(1)(2)(3)(4)计算，其中，故障位置在[0,D/2)区间时，优先选用公式(2)(4)计算，故障位置在[D/2,D)区间时，优先选用公式(1)(3)计算。