故障定位文献综述-0606

铁路配电网络单相接地故障定位诊断研究

一、前言

当今，电气化铁路以其高速、重载、环保的优势受到世界各国的青睐。我国预计到2020年，铁路营业里程将达到12万km以上，其中电气化铁路比重将达到60％。可想而知，对电气化铁路的稳定可靠供电是多么重要，其中铁路配电网作为铁路电力系统的重要环节，负责对铁路车站及区间的信号、通信和其他重要负荷供电，其供电的可靠性直接关系列车的安全运营，对铁路系统至关重要。现如今高速度的电气化铁路机车功率高、行车密度大，给担负其供电任务的沿线电网带来了更高的要求，对应的配电网可靠性给出了更高的要求，于是以往电气化铁路配电网故障的人工定位更加跟不上发展的需求，快捷、智能、可靠的故障定位实现迫在眉睫。

二、铁路配电网络单相接地故障定位研究现状

铁路供电系统分为两部分：1.为提供铁路行车提供电源牵引供电系统；2.承担牵引供电以外的所有铁路负荷的供电任务，包括信号系统、生产、车站、供水系统以及生活等铁路用电负荷。我们把后一部分叫做铁路配电网，随着社会的进步、科技的腾飞，铁路技术进步以及铁路安全运输的需求，对高效、智能、可靠的铁路配电自动化呼声越来越高。而铁路配电网故障定位作为其中重要保证的一部分，势必提出了较地方配电网更高的要求。

针对于一般地方配电网络（6-35kV），即小电流接地系统，单相接地故障占主要部分[1]，许多学者对其故障定位问题做了大量研究 ,主要可以概括为三类:一类是以在线路端点处测量故障距离为目的的故障测距法;一类是故障发生后通过向系统注入信号实现寻迹的信号注入法[2]；还有一类是利用户外故障探测器检测的故障点前后故障信息的不同确定故障区段的户外故障点探测法；也有学者提出了基于地理信息系(GIS）的故障定位方法，其大多是针对单相接地故障的定位方法。[10-12]现在就原理及其对应的优缺点罗列如下：

1.阻抗法，其具有投资少的优点 ,但受路径阻抗、线路负荷和电源参数的影响较大,对于带有多分支的配电线路,阻抗法无法排除伪故障点,它只适合于结构比较简单的线路。

2.行波法，其由于配电网结构复杂,混合线路接头处,线路分支处和负荷处均为波阻抗不连续点,行波在波阻抗不连续点的折射和反射造成线路一端测得的行波波形将特别复杂,很难正确识别出故障点的反射波,使测距实现困难。

3.S注入法[3]，其最大的优点在于其适合于线路上只安装2相电流互感器的系统。其缺点在于：注入信号的强度受 PT容量限制；接地电阻较大时线路上分布电容会对注入的信号分流,给选线和定点带来干扰；如果接地点存在间歇性电弧现象,注入的信

号在线路中将不连续,给检测带来困难。

4.加信传递函数法，其对中性点不接地系统具有测距结果不受负载参数变化影响的优点。但由于其取地模网络做为故障定位信息依据,不能解决只存在线模分量的相间短路故障的定位问题。

5.端口故障诊断法，其优点是故障诊断测后工作量小,适用于较大网络的故障诊断,缺点是分支上的故障点位置只能归结为分支与主支的联接点,确切故障距离无法

确定,且采用线路两侧信息,需要数据通信,实用性不强。

6.户外故障点探测法[4]，这种方法分为人工探测和线路节点加装故障探测器两种，人工必然会延时低效，而加装故障探测器必须对数据通信有所依赖。

总之，到目前为止，没有一种单一原理能够彻底解决配电网的单相接地故障定位。自然有学者提出将多种判据集成来实现故障定位，在多判据的情况下往往多少依赖于数据通信，由于其高可靠性的要求通信通道往往是要求专用的，故投资可观，所以此种方法还是不太理想。

铁路电力系统工作于电力网末端，为I级用户，电压等级为10kV ,属于供配电环节，铁路配电网除具备地方配电网的特点外，中性点不接地运行，具有供电线路长、供电点多、维护困难等特点。同时，其线路结构、运行方式与地方电网相比有较大差别。因此，在铁路电力系统自动化过程中除了要借鉴对地方配电网已有的研究经验外，还需要探索一些专用方法。[5-8]

铁路供电分为牵引供电(27kV)和配电(10kV),虽然我们在研究配电网故障定位但牵引供电网是可以利用的，原因是牵引供电网的独有结构。在我国电气化铁路主要牵引供电方式是BT和AT供电方式，不管哪种供电方式，铁路沿线是设立牵引变电站的，一般是每隔50千米一个，变电站之间有开闭所等。尤其是其变电站正在往自动化和智能化快速推进，故建立在SCADA基础上的自动化变电站或者称作数字化变电站很有希望同时完成对配电网的适当故障定位，甚至是在线完成的。这里有个前提就是配电网在物理上是和牵引供电网有紧密联系的，即对经过牵引变电站的配电线路完成故障定位功能，所以基于GIS[9]故障定位虽然所需一次投入费用较高，但其实用价值还是可观的，而且我认为GIS的发展及完善距离我国并不远。

三、总结

针对于10kV的铁路配电网，线路分支多，网络结构复杂；故障接地电阻大，存在间歇性电弧；总体长度长，对地电容大。从而使得其故障电流微弱、故障电弧不稳定，现有的无论哪种单一测距原理准确定位都难以实现。

电气化铁路作为世界的大动脉，对其配电网的可靠运行有着重大意义。面对这样的矛盾，要么发现新的故障定位原理，要么将以上方法优化组合形成多判据法，但要求有效和适用，再或者依托以GIS为例的信息网罗技术来定位。与此同时，作为最不

利情况下的考虑，即总有装置损坏的时候，人工的故障定位设备的研究也要继续，向着轻携，方便，智能，高效的方向发展。

基于以上种种情况，都需要对某种原理进行完善，笔者对加信传递函数法看好，因为它正好躲过了配电网复杂结构这一难题，对于其无法解决相间故障定位虽然是缺陷，但配电网相间故障情况少而且相间故障定位利用其它原理很容易实现。[13-14]

四、参考文献

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