[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

摘要

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。

主权项

1.一种单线电气化铁路直供牵引网的故障测距方法，包括牵引网各导体的单位阻抗和钢轨的特征阻抗Z₀、传播系数γ的计算，其特征在于：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)，式中，i为从供电线上网点到短路点的各段牵引网序号，n为供电线上网点到短路点的各段牵引网的总段数，l⁽ⁱ⁾为第i段牵引网的长度，为从供电线上网点到故障点之间的牵引网总长度，为第i段直供牵引网单位阻抗；imag(·)表示取复数的虚部；ΔZ_msup为修正阻抗上确界，ΔZ_msup＝Δz_e/γ＝(z_R‑z_TR)²/(γz_R)k_m为比例系数，k_m＝(1‑k_β)(1‑e^‑γl)其中，e为自然对数的底，k_β为另一比例系数，k_β＝Z₀(1‑e^‑γl)/(4Z_E+2Z₀)步骤九、若牵引网测量电抗X_mT<X_m(l_min)，则继续令l_min＝l_min‑Δl_max，直至满足牵引网测量电抗X_mT>X_m(l_min)且l_min≥0为止；再令l_max＝l_min+Δl_max；则实际故障位置在[l_min,l_max]区段之内；步骤十、在[l_min,l_max]区段之内对式③使用非线性方程求解方法，或根据式③用线性插值法，或根据式③形成测量电抗与位置曲线并查询该曲线，均可进行故障测距。