[发明专利]一种单线电气化铁路直供牵引网的故障测距方法

说明书

本发明公开一种单线电气化铁路直供牵引网故障测距方法，涉及电气化铁路牵引供电技术领域，可实现直供牵引网的高精度故障定位，其原理是：1)单线直供牵引网的短路阻抗与钢轨泄露电流有关，钢轨泄露电流取决于轨‑地分布电导和故障位置。为实现直供牵引网的高精度故障测距，需根据短路时的气象条件选取合适的轨‑地分布电导值。3)先不考虑牵引网电抗公式中修正电抗的影响，初步估计故障点位置；再计及修正电抗，估计故障点所在的区间。4)在故障点区间内使用线性插值法或非线性方程求解算法即可确定故障点。本发明可实现直供牵引网的高精度故障定位。在轨‑地分布电导比较准确的情况下，故障测距误差小于100m。

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

目前，我国普速铁路约占电气化铁路的绝大部分。普速铁路普遍采用直供供电方式，部分高速铁路也使用直供供电方式。电气化铁路牵引网结构复杂且无备用，故障发生几率较高。为提高铁路的运输效率，当牵引网发生故障时应尽快确定故障位置和类型。既有的故障定位算法是电抗法。电抗法不受短路点短路电阻的影响，具有一定的优势。目前，电抗法故障测距一般使用分段线性法进行整定，该方法需要多次短路试验。且轨-地分布电导随气象条件的变化而变化，导致故障测距精度不高，一般故障测距误差可达数百米，增加了故障排查时间，降低了铁路运输效率。

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定位方法，它能有效地解决单线直供牵引网故障精确定位问题，提高直供牵引网的故障定位精度。

本发明的思路是充分考虑钢轨对地泄露电流对牵引网阻抗的影响。

本发明提出直供牵引网的故障测距算法的实现步骤为：

步骤一、确定牵引变电所接地电阻Z_E，计算牵引网各导体的单位阻抗参数：对于单线直供牵引网，z_T、z_R和z_TR分别为接触网、钢轨自阻抗及其之间的互阻抗；

步骤二、计算供电线电抗X_pl；

步骤三、计算牵引网单位阻抗z_e2，

取其虚部，得牵引网单位电抗x_e2；

步骤四、根据短路时的牵引母线电压和牵引变压器馈出的短路电流计算短路时牵引变电所的测量电抗X_m∑；

步骤五、将短路时牵引变电所的测量电抗X_m∑与供电线电抗X_pl相减，得牵引网的测量电抗X_mT，即X_mT＝X_m∑-X_pl；

步骤六、根据直供牵引网短路时的气象条件，确定轨-地分布电导g_R，按式②计算钢轨特征阻抗Z₀和钢轨传播系数γ，

步骤七、通过直供牵引网的测量电抗X_mT和由式①计算出的牵引网单位电抗x_e2初步确定故障点距供电线上网点的距离l⁽⁰⁾，实际故障位置l_real<l⁽⁰⁾；

步骤八、确定接触网故障的估计区段长度Δl_max，令接触网故障位置的最小值l_min＝l⁽⁰⁾-Δl_max，并使用式③计算l_min处的牵引网电抗X_m(l_min)，