[发明专利]一种电气化铁路直供牵引网故障标定算法

说明书

本发明公开了一种电气化铁路直供牵引网故障标定算法，涉及电气化铁路牵引供电技术领域。通过同步测量直供牵引网分段两端电压相量和电流相量，利用上行接触线T1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下行接触线T2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直供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。高速铁路一般采用AT(Auto Transformer，自耦变压器)供电方式,但大量普速铁路，货运线路仍然采用DT(直接供电)方式，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。电气化铁路牵引网结构复杂，没有备用，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，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，针对直供牵引网的故障定位(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直供牵引网故障标定算法，它能有效地排除因直供牵引网结构、运行方式以及过渡电阻等因素的影响，解决直供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：一种电气化铁路直供牵引网故障标定算法，设电气化铁路直供牵引网分段长度为D，上行接触线T1，下行接触线T2的自阻抗为Z_T，钢轨R的自阻抗为Z_R，上行接触线T1与下行接触线T2的互阻抗为Z_TT；同步测量直供牵引网分段两端电压相量和电流相量，包括上行接触线T1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下行接触线T2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直供牵引网分段发生短路故障时，设x为短路故障位置距离直供牵引网分段首端的长度，D-x为短路故障位置直供牵引网分段末端的长度，则列写电路方程，求解得故障位置，分别由公式(1)、(2)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。

若直供牵引网分段发生上行接触线T1和钢轨R的TR短路故障，且该分段下行接触线无列车时，设故障位置x为短路故障位置距离直供牵引网分段首端的长度，D-x短路故障位置为距离直供牵引网分段末端的长度，则故障位置由公式(1)、(2)进行计算。故障位置在[0,D/2)区间时，优先选用公式(2)计算，故障位置在[D/2,D]区间时，优先选用公式(1)计算。

若直供牵引网分段发生下行接触线T2和钢轨R的TR短路故障，且该分段上行接触线无列车时，设故障位置x为短路故障位置距离直供牵引网分段首端的长度，D-x短路故障位置为距离直供牵引网分段末端的长度，则故障位置由公式(1)、(2)进行计算。故障位置在[0,D/2)区间时，优先选用公式(2)计算，故障位置在[D/2,D]区间时，优先选用公式(1)计算。