導(dǎo)語：高速鐵路客運(yùn)牽引網(wǎng)故障測距研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：加快中國的高速鐵路快速發(fā)展，特別是加快高鐵客運(yùn)專線的建設(shè)，是解決鐵路運(yùn)輸?shù)囊粋€有效措施。牽引網(wǎng)是保障高鐵客運(yùn)專線安全運(yùn)輸?shù)妮旊娫O(shè)備。當(dāng)牽引網(wǎng)發(fā)生故障后能快速測量出故障點(diǎn)的距離是具有重要意義的。目前廣泛采用的電抗測距法更適用于直供或BT供電方式，不適合于采用AT供電方式的高鐵客運(yùn)專線，本文提出一個新的故障測距方案—行波測距法，對其測量原理及其可行性進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：客運(yùn)專線；牽引網(wǎng)；行波測距；故障測距

近年來，雖然中國高速鐵路發(fā)展迅速，但鐵路運(yùn)輸供需矛盾依然突出。解決這個問題的有效辦法就是加快鐵路電氣化建設(shè)，尤其是高鐵客運(yùn)專線建設(shè)。牽引供電系統(tǒng)是客運(yùn)專線系統(tǒng)的重要組成部分。牽引網(wǎng)的最大缺點(diǎn)是可靠性較差且無備用，一旦出現(xiàn)停電故障，將直接影響正常的行車秩序，甚至旅客人身安全。因此，牽引網(wǎng)發(fā)生故障后能得到及時的排查處理，是保障鐵路安全運(yùn)輸?shù)谋匾獥l件。傳統(tǒng)的人力排查工作量大，且不能滿足實際需要，因此研究高鐵客運(yùn)專線牽引網(wǎng)故障測距方案對鐵路運(yùn)輸?shù)母咝н\(yùn)行具有一定的實際價值。

目前幾乎所有牽引變電所都裝有牽引網(wǎng)故障測距裝置用以提高供電的可靠性。在牽引網(wǎng)發(fā)生短路故障時，裝置能自動測量出故障點(diǎn)的距離，對于及時發(fā)現(xiàn)和排除故障，特別是發(fā)現(xiàn)和排除許多難以發(fā)現(xiàn)的瞬時性故障具有十分重要的意義。目前已有的牽引網(wǎng)故障測距裝置中，廣泛采用阻抗法進(jìn)行測距。目前在牽引供電系統(tǒng)中，對于BT和直接供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障測距普遍采用電抗法。阻抗法即利用故障時測量到的工頻電壓和電流量來計算故障回路的阻抗值，再根據(jù)阻抗公式——線路長度與短路阻抗值成正比，從而求出觀測點(diǎn)到故障點(diǎn)的距離。但電抗法卻不適用于AT牽引供電系統(tǒng)，主要是由于AT牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行方式繁多，且故障時阻抗—距離曲線呈非線性，采用阻抗法誤差極大。高鐵客運(yùn)專線牽引供電系統(tǒng)考慮AT供電方式在提高牽引網(wǎng)供電能力、改善電磁環(huán)境、減少電分相和降低外部電源投資等方面具有明顯的優(yōu)勢，所以采用了AT供電方式?？梢钥闯?，傳統(tǒng)的電抗法不適用于高鐵客運(yùn)專線牽引供電系統(tǒng)，應(yīng)采用其他的測距方法。目前，國內(nèi)外較多采用的是“AT中性點(diǎn)吸上電流比”故障點(diǎn)測距方法，但該方法裝置一次投資高，原理適用性較差，裝置可靠性較低，應(yīng)多考慮一些新型的測距方法。

不同的問題有不同的解決方法，行波法可作為解決客運(yùn)專線牽引網(wǎng)故障測距的一個方案。行波理論采用一種新型的輸電線路保護(hù)技術(shù)，它根據(jù)輸電線路故障發(fā)生時所產(chǎn)生的突變信號，用以確定輸電線路的狀態(tài)及故障點(diǎn)的位置。電纜、輸電線路以及變壓器等都是具有分布參數(shù)的電路元件，當(dāng)線路上的某一點(diǎn)電壓、電流的突然發(fā)生變化時，它就會以電磁波的形式按一定的速度從該點(diǎn)向其它各點(diǎn)傳播，而這一變化并不能立刻在其它各點(diǎn)出現(xiàn)。我們將沿線路傳播的電流波以及電壓波稱為行波。暫態(tài)電流行波在從故障點(diǎn)向線路兩側(cè)傳播的這一過程中，在阻抗不連續(xù)的地方，行波將產(chǎn)生折射和反射，而折射行波將會經(jīng)由母線進(jìn)入其它線路，反射行波則會經(jīng)由母線反射回故障點(diǎn)，故而使得行波在故障點(diǎn)和母線之間來回反射。由于此反射行波攜帶了大量的故障信息，因此可對反射行波進(jìn)行分析研究，從而獲得牽引網(wǎng)上發(fā)生的故障信息。行波測距可分為單端測距、雙端測距等。

一、單端行波故障測距方法

當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時，線路產(chǎn)生的電壓、電流行波將會在故障點(diǎn)及母線之間來回反射，此時，放置在母線處的測距裝置利用接入來自電流互感器二次側(cè)的暫態(tài)電流行波信號，再使用高通濾波器濾出行波波頭脈沖，最后形成一定的電流行波波形。從測量母線M處發(fā)出波形，經(jīng)過一段時間后，到達(dá)故障點(diǎn)F，此時，M信號分成兩部分，一部分投射波繼續(xù)向N端，另外一部分向M端反射。利用接收到的故障初始行波脈沖與故障點(diǎn)反射回來的行波脈沖之間產(chǎn)生的時間差t對應(yīng)行波在母線M與故障點(diǎn)F之間往返的時間，從而來測量相應(yīng)的故障距離。對線路長度為L，波速為v，故障初始行波與由故障點(diǎn)反射波到達(dá)母線的時間分別是Ts1，Ts2，則單端行波故障測距測得的故障距離為x=vt/2=v(Ts2-Ts1)。

二、雙端行波故障測距方法

由于行波在線路傳播過程中具有比較穩(wěn)定的傳播速度，測量到的時間差不會受到故障電阻、線路類型及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)等因素的影響，因此雙端行波法故障測距有較高的精度和較好的穩(wěn)定性，其在確定牽引網(wǎng)故障位置方面是比較有效的。行波故障測距方法要在工程應(yīng)用上實現(xiàn)尚有一定的難度：一是行波信號具有不確定性；二是故障點(diǎn)反射波的識別問題；三是行波信號的提取與處理；四是波速的不準(zhǔn)確性。行波沿牽引網(wǎng)傳播過程中，因波阻抗的變化會產(chǎn)生一定的干擾。若能排除干擾、能夠正確識別故障點(diǎn)反射波，解決這些關(guān)鍵技術(shù)問題就可準(zhǔn)確可靠進(jìn)行故障測距。行波故障測距方法可為今后的工程應(yīng)用提供一個良好的理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]譚秀炳.鐵路電力與牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2007.60-61.

[2]王永康.繼電保護(hù)及自動裝置[M].北京:中國鐵道出版社,1998.89-90.

[3]陳小川.鐵路供電繼電保護(hù)與自動化[M].北京:中國鐵道出版社,2010.33-34.

作者:祁瑒娟 單位:包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院