[发明专利]电气化铁道牵引网故障定位方法

摘要

电气化铁道牵引网故障定位方法，涉及电气化铁道牵引网技术。本发明包括下述步骤：步骤1：监测电能质量数据，形成电压有效值矩阵U[k]、电压瞬时值矩阵u[k]、电流有效值矩阵I[k]、电流瞬时值矩阵i[k]；步骤2：计算基频电压有效值、实部和虚部，以及基频电流有效值、实部和虚部；步骤3：计算正常工作时基频电压的实部X_R，虚部X_I和有效值X_有效值；同理计算电流瞬时值以及基频电流有效值、实部和虚部；步骤4：设定各条馈线线路的短路电流阈值；步骤5：找出所有超过短路电流阈值的监测点；步骤6：查找故障线路；步骤7：确定故障发生的具体位置。本发明准确地通过傅里叶变换得到暂降过程的特征量。

主权项

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：步骤1：监测电能质量数据，形成电压有效值矩阵U[k]、电压瞬时值矩阵u[k]、电流有效值矩阵I[k]、电流瞬时值矩阵i[k],其中k为以上各矩阵中数据的序号(k=0,1,2…n)；步骤2：在电压有效值矩阵U[k]中，确定电压有效值暂降到正常工作的百分比为A1的电压有效值采样数据序号k₁，以及该点之后A2个周波电压有效值采样数据序号k₂；依据k₂值，在电压瞬时值矩阵u[k]中，取k₂到k_n范围的电压瞬时值数据存为矩阵x[k](k=0,1,...,n，n∈Z,Z是正整数集合)，再循环取x[k]中的每个数值代入公式(1)、(2)、(3)的x(k)变量中进行运算，得到基频电压有效值、实部和虚部；同理，在电流瞬时值矩阵u[k]中，取k₂到k_n范围的电流瞬时值数据，代入下述公式(1),(2),(3)，计算基频电流有效值、实部和虚部；$X_R=\frac{2}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(k\right)\cos \left(\frac{2\×50\mathrm{\πk}}{\mathrm{fs}}\right)---\left(1\right)$$X_I=-\frac{2}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(k\right)\sin \left(\frac{2\×50\mathrm{\πk}}{\mathrm{fs}}\right)---\left(2\right)$X_R，X_I和X_有效值分别为目标参数项的实部,虚部和有效值，fs为电能质量监测仪的采样频率,N为整数个周波采样点数；所述目标参数项为基频电压或者基频电流;步骤3：将电压瞬时值矩阵u[k]从录波开始时刻起取A₃个周波电压瞬时值矩阵做为正常工作数据矩阵，循环取出此矩阵中的每个数值代入式(1)、(2)、(3)中的x(k)变量中进行运算，可得正常工作时基频电压的实部X_R，虚部X_I和有效值X_有效值；同理，电流瞬时值正常工作矩阵取值方式，以及基频电流有效值、实部和虚部计算方法与上述电压方式相同；步骤4：根据实际铁路牵引变电所整定值文件，设定各条馈线线路的短路电流阈值；步骤5：依步骤2得到的各监测点暂态电流有效值，同时依据步骤3得到正常运行时电流有效值，以及依据步骤4已经确定的短路电流阈值，根据故障判定原则I_{暂态电流有效值}‑I_{正常状态电流有效值}>I_{短路电流阈值}找出所有超过短路电流阈值的监测点；步骤6：按铁路牵引供电的电压等级，将各监测点分级，1级为27.5kv馈线，2级为小母线，3级为110kv主变线路，采用逐级索源法，自1级到3级逐步查找超过电流阈值的监测点，若找到有超过电流阈值的监测点即停止查找，同时将此监测点的对应线路作为故障线路；步骤7，如果该故障为馈线故障，则利用分段电抗法确定馈线故障发生的具体位置；如果是主变或者是小母线故障，则直接确定故障源；根据已知馈线各段单位电抗值X₁,X₂,...,X_n和步骤2计算得到的暂态数据(U_R、U_I、I_R和I_I)，根据公式(4)计算馈线发生故障后电压与电流的夹角θ，θ=arctan(U_I/U_R)‑arctan(I_I/I_R)   (4)然后，根据公式(5)计算馈线当前状态的电抗值X_M：$X_M=Z*\sin \mathrm{\θ}=\frac{\sqrt{{U_I}^2+{U_R}^2}}{\sqrt{{I_I}^2+{I_R}^2}}*\sin \mathrm{\θ}---\left(5\right)$其中U_I、U_R、I_I、I_R分别为故障时电压虚部、实部和电流虚部、实部，Z为馈线的阻抗；根据X_M和已知馈线各段的单位电抗值X₁,X₂,...,X_n，使用分段电抗法，计算可得到故障发生的位置；前述A₁、A₂、A₃为预设值。