技术领域
[0001] 本
发明涉及
铁路测距，主要涉及牵引供电系统馈线断路器1带2方式下的故障测距方法。
背景技术
[0002] 在经济高度发展的今天,铁路正朝着高速、重载的方向前进,修建高速铁路符合我国经济发展和国情的需要。高速铁路必将采用电
力牵引,供电系统作为电
气化铁路的一个重要组成部分,其供电方式的选择也就成为发展高速铁路的关键因素之一。AT供电方式以其自身的优势,在法国、日本等国家得到了广泛的应用,也越来越受到我国铁路部
门的关注。
[0003] 我国高速铁路供电牵引网采用全并联AT供电方式。采用全并联AT供电方式,对其牵引供电系统进行更为合理的保护配置和更为精确的故障测距提出了更高的要求。当牵引网发生故障，我们通常采用
变电所、AT所、分区所三处的测距装置同步采集故障
母线电压、馈线
电流、AT吸上电流等，最后在变电所处采用AT吸上电流比测距原理对故障点进行
定位。
[0004] 在测距过程中，会出现比较多的特殊情况，例如，在高速铁路供电牵引网尚未投入正式运营或者正式运营后某所处于检修状态，会出现一些特殊的运行方式，比如分区所处上下行牵引网不处于并联状态。现有的技术不能解决该种特殊运行方式下的故障测距。
[0005] 因此，有
专利公开号：CN 103592573 B；该
现有技术研究了分区所处上下行牵引网不处于并联状态的故障测距方法，该技术利用变电所的变电所下行馈线T线电流、变电所下行馈线F线电流、变电所上行馈线T线电流，变电所上行馈线F线电流，作为必要的输入参数，再利用上下行电流比故障测距原理进行测距。总结来看，该技术利用的是变电所的上下行馈线参数进行计算测距。
[0006] 但是，在一些更加特殊情况下，比如，变电所上行和下行共用一台馈线断路器时，由于此时馈线共用上行或下行路径进行供电，其中则存在要么上行路径线路失效、要么下行路径失效，因此，此时则无法利用变电所的上、下行馈线的参数进行上下行电流比故障测距。因此，现有的技术不能解决上升特殊运行方式下的故障测距。
发明内容
[0007] 本发明目的提供牵引供电系统馈线断路器1带2方式下的故障测距方法，该方法致力于解决变电所上行和下行共用一台馈线断路器时、传统基于变电所上下行电流比为目标进行计算故障无法实现的技术问题，该方法以AT所为视
角，即以AT所为起始测量点、以AT所至变电所方向为故障目标方向，借以AT所电流比为目标采用上下行电流比原理计算故障距离，从而为解决变电所上行和下行共用一台馈线断路器时，为测量故障提供一种新的巧妙的测距构思。
[0008] 本发明通过下述技术方案实现：
[0009] 牵引供电系统馈线断路器1带2方式下的故障测距方法，在变电所的上行线路和下行线路共用一台馈线断路器这种牵引供电系统馈线断路器1带2方式时，所述故障测距方法包括以下步骤：
[0010] S1步骤：判断当前故障区段所在区域，若当前故障区段所在区域在变电所至AT所之间，则执行S2步骤；
[0011] S2步骤：以AT所电流比为目标采用上下行电流比原理计算故障距离，采用公式(1)计算故障距离l：
[0012]
[0013] 公式(1)中，IKX0为变电所总馈线电流，IKX1为AT所馈线电流，D0为变电所至AT所的距离、l为变电所至故障点的相对距离、L1为变电所供电线长度、L3为AT所供电线长度、LT1为变电所供电线等效长度、LT3为AT所供电线等效长度、LTKLQ0为变电所抗雷圈等效长度、LTKLQ1为AT所抗雷圈等效长度。
[0014] 进一步的方案：若当前故障区段所在区域在AT所至分区所之间，则还包括S3步骤；
[0015] S3步骤：采用横联电流比原理计算故障距离，采用公式(2)计算故障距离l：
[0016]
[0017] 公式(2)中，IHL1为AT所横联电流、IHL2为分区所横联电流、D0为变电所至AT所的距离、D1为AT所至分区所的距离、l为变电所至故障点的相对距离、L3为AT所供电线长度、L5为分区所供电线长度、LT3为AT所供电线等效长度、LT5为分区所供电线等效长度、LTKLQ1为AT所抗雷圈等效长度、LTKLQ2分区所抗雷圈等效长度。
[0018] 进一步的，所述公式(1)计算故障距离l时，采用分区所馈线电流IKX2对变电所总馈线电流IKX0进行修正：所得公式(1.1)为：
[0019]
[0020] 公式(1)、(1、1)公式(2)中，IKX0为变电所总馈线电流，IKX1为AT所馈线电流，IHL1为AT所横联电流、IHL2为分区所横联电流、D0为变电所至AT所的距离、D1为AT所至分区所的距离、l为变电所至故障点的相对距离、L1为变电所供电线长度、L3为AT所供电线长度、L5为分区所供电线长度、LT1为变电所供电线等效长度、LT3为AT所供电线等效长度、LT5为分区所供电线等效长度、LTKLQ0为变电所抗雷圈等效长度、LTKLQ1为AT所抗雷圈等效长度、LTKLQ2分区所抗雷圈等效长度。
[0021] 本发明的设计原理为：由于在变电所的上行和下行共用一台馈线断路器时，无法利用变电所的上、下行馈线的参数进行上下行电流比故障测距。为了解决该问题，本发明采用逆向思维方式，来解决该问题，在理论上，在当前故障区段在变电所至AT所之间时，故障点可以从变电所向故障点方向进行计算，也可以由AT所向故障点方向进行计算(本发明所考虑的计算方向)。即该方法以AT所为视角，即以AT所为起始测量点、以AT所至变电所方向为故障目标方向，借以AT所电流比为目标采用上下行电流比原理计算故障距离，从而为解决变电所上行和下行共用一台馈线断路器时，为测量故障提供一种新的巧妙的测距构思。
[0022] 因此，在本发明中，采用公式(1)计算故障距离l：
[0023]
[0024] 该公式中：IKX0为变电所总馈线电流，IKX1为AT所馈线电流，其中变电所中的仅有1个馈线断路器，流经该1个馈线断路器的电流就是变电所的总馈线电流。其计算视角为站在AT所视角进行计算。在上述公式中，还考虑到抗雷线圈等要素的影响。因此需要对一些要素影响进行考虑处理。
[0025] 同时，在故障区段在AT所至分区所之间时，传统的测距方法是利用电抗法测距，在本发明中，采用AT所横联电流来利用横联电流比原理进行运算。
[0026] 进一步的，本发明若不采用分区所馈线电流IKX2对变电所总馈线电流IKX0进行修正，则经过本发明实际实验，一般测量故障距离时可以测量误差在300m内，而经过上述采用分区所馈线电流IKX2对变电所总馈线电流IKX0进行修正，即采用IKX0-IKX2作为分母进行计算，使得IKX0被修正，则经过本发明实际实验，一般测量故障距离时可以测量误差在100m内。因此可以看出，对于本发明而言，即可以采用IKX0不修正计算，也可以采用分区所馈线电流IKX2对变电所总馈线电流IKX0进行修正计算。但后者具有更高测量精准度。因此优选的，所述公式(1)计算故障距离l时采用分区所馈线电流IKX2对变电所总馈线电流IKX0进行修正：所得公式(1.1)为：
[0027]
[0028] 为了具像化上述理论，本发明提供了下述2种具体情况：
[0029] 情况1：以变电所的断路器1QF断开、断路器2QF合位为例：
[0030] 变电所的上行和下行共用一台馈线断路器具体为：在变电所与AT所之间采用共线支路将上行馈线和下行馈线导通，共线支路上设置有隔离
开关QS0，变电所的上行和下行共用一台馈线断路器时，变电所的断路器1QF断开、断路器2QF合位，共线支路上的
隔离开关QS0合位，AT所的断路器3QF、断路器4QF、隔离开关QS1合位；分区所的断路器5QF、断路器6QF、隔离开关QS2合位；AT所的自耦
变压器AT1、AT2，分区所的AT3、AT4均投入；
[0031] 此时，所述IKX1为AT所的|IT1-IF1|或AT所的|IT2-IF2|，IKX2为分区所的|IT1-IF1|或分区所的|IT2-IF2|，所述IKX0为变电所的|IT1-IF1|+变电所的|IT2-IF2|，此时变电所的|IT1-IF1|＝0；
[0032] IT1为下行馈线T线电流、IF1为下行馈线F线电流；
[0033] IT2为上行馈线T线电流、IF2为上行馈线F线电流。
[0034] 情况2：以变电所的断路器2QF断开、断路器1QF合位为例：
[0035] 变电所的上行和下行共用一台馈线断路器具体为：在变电所与AT所之间采用共线支路将上行馈线和下行馈线导通，共线支路上设置有隔离开关QS0，变电所的上行和下行共用一台馈线断路器时，变电所的断路器2QF断开、断路器1QF合位，共线支路上的隔离开关QS0合位，AT所的断路器3QF、断路器4QF、隔离开关QS1合位；分区所的断路器5QF、断路器6QF、隔离开关QS2合位；AT所的
自耦变压器AT1、AT2，分区所的AT3、AT4均投入；
[0036] 此时，所述IKX1为AT所的|IT1-IF1|或AT所的|IT2-IF2|，IKX2为分区所的|IT1-IF1|或分区所的|IT2-IF2|，所述IKX0为变电所的|IT1-IF1|+变电所的|IT2-IF2|，此时变电所的|IT2-IF2|＝0；
[0037] IT1为下行馈线T线电流、IF1为下行馈线F线电流；
[0038] IT2为上行馈线T线电流、IF2为上行馈线F线电流。
[0039] 判断当前故障区段的具体方法为：
[0040] 计算AT所横联电流、分区所横联电流，当分区所横联电流最大时，故障区间在AT所至分区所之间；当AT所横联电流最大时，若分区所横联电流/AT所横联电流>m，m为横联电流比修正系数，则故障区段在AT所至分区所之间，否则故障区段在变电所至AT所之间。
[0041] 所述m的取值范围为0.97至1.03。
[0042] 在故障测距前或在故障测距后需完成故障类型判断，
[0043] 故障类型判断具体为：
[0044] M1步骤：取供电臂上变电所、AT所、分区所三所的最大吸上电流和参数“TF
故障电流”比较，如果最大吸上电流小于“TF故障电流”，则判定故障类型为TF故障，否则为非TF故障，为非TF故障时转M2步骤进行处理；
[0045] M2步骤：故障类型为非TF故障时，根据最大吸上电流对应所的4路电流：IT1、IF1、IT2、IF2，确定故障类型，IT1或IT2最大，则为T型故障；IF1或IF2最大，则为F型故障，IT1、IT2为T线电流，IF1、IF2为F线电流。
[0046] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：解决了既有故障测距系统不能对牵引变电所的上行和下行共用一台馈线断路器的运行方式进行测距的问题，同时，能够准确判断故障上下行和故障类型，给出正确的故障距离，查找故障点迅速，能够保障高速铁路供电牵引网迅速恢复供电。
附图说明
[0047] 此处所说明的附图用来提供对本发明
实施例的进一步理解，构成本
申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0048] 图1为牵引变电所的上行和下行共用2QF时的
电路原理图。
[0049] 图2为牵引变电所的上行和下行共用1QF时的电路原理图。
[0050] 图3为牵引变电所的上行和下行共用2QF时的电流原理图。
[0051] 图4为牵引变电所的上行和下行共用1QF时的电流原理图。
具体实施方式
[0052] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0053] 实施例1
[0054] 如图1、图2所示，
[0055] 牵引供电系统馈线断路器1带2方式下的故障测距方法，在变电所的上行线路和下行线路共用一台馈线断路器这种牵引供电系统馈线断路器1带2方式时，所述故障测距方法包括以下步骤：
[0056] S1步骤：判断当前故障区段所在区域，若当前故障区段所在区域在变电所至AT所之间，则执行S2步骤；
[0057] S2步骤：以AT所电流比为目标采用上下行电流比原理计算故障距离，采用公式(1)计算故障距离l：
[0058]
[0059] 公式(1)中，IKX0为变电所总馈线电流，IKX1为AT所馈线电流，D0为变电所至AT所的距离、l为变电所至故障点的相对距离、L1为变电所供电线长度、L3为AT所供电线长度、LT1为变电所供电线等效长度、LT3为AT所供电线等效长度、LTKLQ0为变电所抗雷圈等效长度、LTKLQ1为AT所抗雷圈等效长度。
[0060] 进一步的，若当前故障区段所在区域在AT所至分区所之间，则还包括S3步骤；
[0061] S3步骤：采用横联电流比原理计算故障距离，采用公式(2)计算故障距离l：
[0062]
[0063] 公式(2)中，IHL1为AT所横联电流、IHL2为分区所横联电流、D0为变电所至AT所的距离、D1为AT所至分区所的距离、l为变电所至故障点的相对距离、L3为AT所供电线长度、L5为分区所供电线长度、LT3为AT所供电线等效长度、LT5为分区所供电线等效长度、LTKLQ1为AT所抗雷圈等效长度、LTKLQ2分区所抗雷圈等效长度。
[0064] 本发明的设计原理为：由于在变电所的上行和下行共用一台馈线断路器时，无法利用变电所的上、下行馈线的参数进行上下行电流比故障测距。为了解决该问题，本发明采用逆向思维方式，来解决该问题，在理论上，在当前故障区段在变电所至AT所之间时，故障点可以从变电所向故障点方向进行计算，也可以由AT所向故障点方向进行计算(本发明所考虑的计算方向)。即该方法以AT所为视角，即以AT所为起始测量点、以AT所至变电所方向为故障目标方向，借以AT所电流比为目标采用上下行电流比原理计算故障距离，从而为解决变电所上行和下行共用一台馈线断路器时，为测量故障提供一种新的巧妙的测距构思。
[0065] 因此，在本发明中，采用公式(1)计算故障距离l：
[0066]
[0067] 该公式中：IKX0为变电所总馈线电流，IKX1为AT所馈线电流，其中变电所中的仅有1个馈线断路器，流经该1个馈线断路器的电流就是变电所的总馈线电流。其计算视角为站在AT所视角进行计算。在上述公式中，还考虑到抗雷线圈等要素的影响。因此需要对一些要素影响进行考虑处理。
[0068] 同时，在故障区段在AT所至分区所之间时，传统的测距方法是利用电抗法测距，在本发明中，采用AT所横联电流来利用横联电流比原理进行运算。
[0069] 实施例2：
[0070] 在上述实施例的
基础上，进一步的，本发明若不采用分区所馈线电流IKX2对变电所总馈线电流IKX0进行修正，则经过本发明实际实验，一般测量故障距离时可以测量误差在300m内，而经过上述采用分区所馈线电流IKX2对变电所总馈线电流IKX0进行修正，即采用IKX0-IKX2作为分母进行计算，使得IKX0被修正，则经过本发明实际实验，一般测量故障距离时可以测量误差在100m内。因此可以看出，对于本发明而言，即可以采用IKX0不修正计算，也可以采用分区所馈线电流IKX2对变电所总馈线电流IKX0进行修正计算。但后者具有更高测量精准度。因此优选的，所述公式(1)计算故障距离l时采用分区所馈线电流IKX2对变电所总馈线电流IKX0进行修正：所得公式(1.1)为：
[0071]
[0072] 实施例3：
[0073] 在上述实施例1的基础上，优选的，为了具像化上述理论，本发明提供了下述2种具体情况：
[0074] 如图1、图3所示，情况1：以变电所的断路器1QF断开、断路器2QF合位为例：
[0075] 变电所的上行和下行共用一台馈线断路器具体为：在变电所与AT所之间采用共线支路将上行馈线和下行馈线导通，共线支路上设置有隔离开关QS0，变电所的上行和下行共用一台馈线断路器时，变电所的断路器1QF断开、断路器2QF合位，共线支路上的隔离开关QS0合位，AT所的断路器3QF、断路器4QF、隔离开关QS1合位；分区所的断路器5QF、断路器6QF、隔离开关QS2合位；AT所的自耦变压器AT1、AT2，分区所的AT3、AT4均投入；
[0076] 此时，所述IKX1为AT所的|IT1-IF1|或AT所的|IT2-IF2|，IKX2为分区所的|IT1-IF1|或分区所的|IT2-IF2|，所述IKX0为变电所的|IT1-IF1|+变电所的|IT2-IF2|，此时变电所的|IT1-IF1|＝0；
[0077] IT1为下行馈线T线电流、IF1为下行馈线F线电流；
[0078] IT2为上行馈线T线电流、IF2为上行馈线F线电流。
[0079] 如图2、图4所示，情况2：以变电所的断路器2QF断开、断路器1QF合位为例：
[0080] 变电所的上行和下行共用一台馈线断路器具体为：在变电所与AT所之间采用共线支路将上行馈线和下行馈线导通，共线支路上设置有隔离开关QS0，变电所的上行和下行共用一台馈线断路器时，变电所的断路器2QF断开、断路器1QF合位，共线支路上的隔离开关QS0合位，AT所的断路器3QF、断路器4QF、隔离开关QS1合位；分区所的断路器5QF、断路器6QF、隔离开关QS2合位；AT所的自耦变压器AT1、AT2，分区所的AT3、AT4均投入；
[0081] 此时，所述IKX1为AT所的|IT1-IF1|或AT所的|IT2-IF2|，IKX2为分区所的|IT1-IF1|或分区所的|IT2-IF2|，所述IKX0为变电所的|IT1-IF1|+变电所的|IT2-IF2|，此时变电所的|IT2-IF2|＝0；
[0082] IT1为下行馈线T线电流、IF1为下行馈线F线电流；
[0083] IT2为上行馈线T线电流、IF2为上行馈线F线电流。
[0084] 判断当前故障区段的具体方法为：
[0085] 计算AT所横联电流、分区所横联电流，当分区所横联电流最大时，故障区间在AT所至分区所之间；当AT所横联电流最大时，若分区所横联电流/AT所横联电流>m，m为横联电流比修正系数，则故障区段在AT所至分区所之间，否则故障区段在变电所至AT所之间。
[0086] 所述m的取值范围为0.97至1.03。
[0087] 在故障测距前或在故障测距后需完成故障类型判断，
[0088] 故障类型判断具体为：
[0089] M1步骤：取供电臂上变电所、AT所、分区所三所的最大吸上电流和参数“TF故障电流”比较，如果最大吸上电流小于“TF故障电流”，则判定故障类型为TF故障，否则为非TF故障，为非TF故障时转M2步骤进行处理；
[0090] M2步骤：故障类型为非TF故障时，根据最大吸上电流对应所的4路电流：IT1、IF1、IT2、IF2，确定故障类型，IT1或IT2最大，则为T型故障；IF1或IF2最大，则为F型故障，IT1、IT2为T线电流，IF1、IF2为F线电流。
[0091] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
