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(autotransformer,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。
技术实现要素:
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zt,钢轨r的自阻抗为zr,负馈线f的自阻抗为zf,接触线t与钢轨r的互阻抗为ztr,接触线t与负馈线f的互阻抗为ztf,负馈线f与钢轨r的互阻抗为zfr;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
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
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。
若at段内发生接触线t和负馈线f的tf短路,则故障位置x由公式(1)(2)(3)(4)进行计算,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。
本发明的工作原理是:设牵引网at段的接触线t自阻抗为zt,钢轨r自阻抗为zr,负馈线f自阻抗为zf,接触线t与钢轨r互阻抗为ztr,接触线t与负馈线f互阻抗为ztf,负馈线f与钢轨r互阻抗为zfr,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
与现有技术相比,本发明技术的有益效果是:
一、利用at段两端电压、电流进行故障距离计算,适用于金属性短路和非金属性(有较大过渡电阻)短路,且均具有较高的准确性。
二、故障定位及其精度不受at牵引网结构、运行方式等的影响,也考虑了t线与f线的互感影响。
三、通用性好,已与实施。
附图说明
图1是本发明实施例的tr短路定位示意图。
图2是本发明实施例的fr短路定位示意图。
图3是本发明实施例的tf短路定位示意图。
具体实施方式
如图1所示,设电源电压相量为
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
为了提高定位精度,故障位置x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。
如图2所示,设距离at段首端x(距离at短末端d-x)km处发生fr短路,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
为了提高定位精度,故障位置在[0,d/2)区间时,优先选用公式(4)计算,故障位置在[d/2,d]区间时,优先选用公式(3)计算。
如图3所示,设at距离段首端x(距离at短末端d-x)km处发生tf短路,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