接触网直供方式利用吸上线电流分布进行故测

接触网直供方式利用吸上线电流分布进行故测

许平安

（大秦铁路股份有限公司侯马北供电段）

随着我国经济高速增长，铁路运输任务成倍增加，铁路内燃机牵引列车逐步改为电力机车牵引，国内既有普速铁路均已改造为电气化铁道。电气化铁道供电方式为“工频单相交流制”，牵引系统供电方式为以下几种：TB供电方式、AT供电方式、直供加回流线直供方式。结合普速铁路运输特点，普速铁路牵引系统供电方式，均采用直供加回流线直供方式。优点：牵引网结构简单、接触线无过渡硬点便于机车运行、牵引变电所结构简单、造价低廉。缺点：供电距离短、不利于电力机车大功率高速运行。

为了保证牵引供电系统可靠运行，提高运输效率。牵引供电系统发生故障时，能以最快速确定故障点位置，便于抢修人员快速抢修，恢复供电。目前直供加回流线直供方式故障测距方式均采用“阻抗法测距”从现场运行使用分析，存在许多不足，测距误差高达3km~4km，测距误差受随机条件影响多，无法通过虚拟公式，经验系数进行校正误导故障抢修指挥。作为一名调度指挥人员认为，直供加回流线供方式故障测距方式，应在故障情况下，对吸上电流分布进行故障测距，更为准确、可靠、有效、快速。

一、阻抗法测距受哪些随机条件影响

1、故障类型的影响

接触网、接地故障、T-N短路故障、绝缘子干闪故障、绝缘子湿闪故障、树木侵线接地故障、均为非金属性连接故障。故障时会产生强烈弧光放电，电弧内会产生一部分不确定性电抗，电抗值的与电弧形状、大小、载体有关。造成牵引网故障点至故障测距装置间的接触网的定值电抗发生变化，X总=X（单位电抗）*L（距离）+X（弧光电抗）、所以测距不准确。

2、电抗测量值的影响

牵引网属于高电压、大电流输送线路，单位电抗值较小。通过电抗测距L（距离）=X（测量电抗）/X（单位电抗）分辨低，同时存在电流、电压测量误差，所以造成阻抗测距误差较大。

3、牵引网结构及分布的影响。

牵引网结构及分布并不完全一致，例如供电线路、战场多股道线路、区间双股道线路，车站软横跨定位、硬横梁定位、支柱定位、供电区段有无平行高压电力线路等，因为接触网电抗与线路结构有密切关系。所以故障情况下电抗值并不是按照故障点距测距装置间线路长短正比例变化。因此阻抗测距误差较大。

二、如何利用吸上线电流分布进行故障测距（属于模糊分析，精确定位理念），改善阻抗测距的不足。（阻抗测距属于精确计算，模糊定位理念）。

解决方案：

1、改变测距模式，选择故障情况下最大电气变化参数（电流量），做为故障测距判断条件，可提高故障测距分辨率，利于故障点位。

2、根据直供加回流线供方式的牵引结构特点，每2000m处有吸上线一组属于机车做功回流主通道，在此处装设3个采流元件分别认为回流线、吸上线、钢轨的回流，获取故障情况下的电流分布量，实现故障区段粗判，参考电流分布原理图。

3、电流采集装置要求

属于低压设备，电流采集响应速度＜50ms、非饱和元件、采流线性好、采流范围100~8000A即可满足要求。

4、故障区段确定方法

第一步（粗判）：取1LH~4LH中的采集电流最大值与次大值间的接触网为故障区段，如果无法判别采集电流的次大值，就可确定故障点，在采集电流的次大值附近。这以来将故障范围缩小至2km内，在通过流互所安装的具体位置确认公里标。在条件允许的情况下，只要缩小采集电流装置间距就可以缩小测距粗判范围。

5、原理分析结合电流分布原理图

T——R间短路故障，且钢轨单位阻抗大于回流线单位阻抗。

假设R1、R2、R3、R4钢轨分段阻抗，R5、R6、R7回流线分段阻抗，故障点在D处。理想状态、R3/R6=R1+R2/R5=R4/R7在故障情况下靠电源侧非故障测量分段，回流线电流与钢轨回流比及I7/I8是相等，吸上线电流I9、I10为0A（按照基尔霍夫定理分析）

故障点在D处电流I1=I总*R2/（R1+R2+R5）、进行电流分配I2=I总*R1/（R1+R2+R5）

所以I1、I2电流大小与故障点位置有关。

T——N间短路故障分析原理同

四、利用故障电流分布进行故障测距优点

1、故障判据结构简单。

2、故障判据准确可信。

3、不受牵引网结构及故障类型影响。

4、对参数采集精度要求不高，线性关系要求高。

5、造价低廉便于施工。例示低压设备在线监测系统。

6、维修简单，操作性强。

总结：

利用吸上线电流分布进行故障测距。属于模糊分析，精确定位理念，充分利用数据采集通讯技术。对接触网进行开放式，分段性的实时监控，能准确、可靠、有效、快速的确定接触网故障或负荷异常区段。对电气化铁路接触网故障抢修指挥提供准确依据，大大提高事故或故障的抢修速度，及时恢复正常供电。