20. 高速铁路牵引网故障测距原理

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牵引网故障测距

离开关的操作、直流电动机运行状态的改变以及弓网状态的
２行波分析法
行波法就是根据行波传输理论实现对输电线故障测距的
方法，即利用高频故障暂态电流、电压行波或在故障后用脉冲频率调制雷达系统以及断路器断开或重合时产生的暂态信号等来间接判定故障点的位置。文献［ｌ１】指出，现国内外研究６种行波测距原理方法，而所有的这些测距原理都可以看成两种，即单端行波测距和双端行波测距，其中Ａ、Ｃ、、Ｅ
铁路供电系统是铁路运输安全可靠运行的保障，一旦供电系统发生故障，就可能造成巨大的经济损失。电气化铁道牵引供电系统是电力系统中一个特殊的分支，由于牵引网与电力机车受电系统特殊的滑动受电与取流方式限制，决定了牵引网既要承担一般输电线沿铁道传输电能的任务，又要承担移动的机车用户频繁操作而产生的强大的电与机车受电弓滑动机械的冲击，因此将不可避免地形成频繁的牵引网故障，严重影响电气化铁道的运行。对高速电气化铁道，牵引网故障的精确定位，对缩短抢修时间，提高运输效率将具有直接
测距法、单线双差比测距法，吸馈电流比与电抗测距法等，但这几种方法都是基于阻抗法的原理，而阻抗法受牵引网运
ｌＭ
上式中，ｚ为线路单位长度的阻抗；点Ｆ的距离；
为Ｍ端到故障为Ｍ端测
为Ｍ端测量到对地的电压；
行方式、供电方式和线路结构等因素的影响比较大，而行波法受各种因素的影响较小，行波的传播速度比较稳定，且准确度较高，速度又快。随着输电线路行波传输理论研究的深
线路单位阻抗的整定，基波信号的提取与分析，由于采用集中参数，忽略了分布电容的影响，必将导致原理性的误用有明显的局限性。

电气化铁道供电牵引网故障测距分析

专业研讨６７２０１９年第１９期电气化铁道供电牵引网故障测距分析◎.方小飞/吉林铁道职业技术学院摘要：随着我国高速铁道的不断发展，电气化铁道成为了铁路动力的发展趋势，并以行驶密度大、速度快的优势成为了我国未来铁路发展的主力军。

而该种动力方式要求牵引功率高，因此选择正确的供电方式可以有效提升输送功率。

AT、BT 供电方式为告诉铁路提供了大功率的电力输出，但在其运行的过程中，依然存在供电牵引网故障问题，因此，本文通过分析供电牵引网故障测距，提出了几点解决方案，以更好地保证供电方式的正常运作。

关键词：电气化铁道供电；牵引网；故障测距一、AT 供电方式（一）AT 供电方式的测距原理在我国的电气化铁道供电系统中，AT 供电方式得到了很好的应用及发展。

就目前来说，在电气化铁路系统中，所使用的AT 供电线路，如图1所示，一般采用的是SP(末端分区亭)并联运行或者是单线运行方式。

因此在正常维修时，要求在SSP(开闭所)处实施并联。

在天窗运行方式时，AT 在F 与T 线之间存在并联，使牵引网阻抗距离关系呈非线性，因此该种供电方式不能应用于直接供电线路中的电控测距中。

图1 AT供电牵引网示意图如图2所示，全并联AT 供电牵引网的AT 方式上下共用，并联所有AT 处所处的上下行钢轨(R)，正馈线(F)及接触网(T)。

其中上、下行线路接触网分别为T1、T2；钢轨分别为R1、R2；正馈线分别为F1、F2；双极断路器分别为CB1、CB2；AT 所及分区所的自耦变压器分别为AT1、AT2；Tr 为带中心抽头的单相变压器。

在目前的AT 供电牵引网中，普遍采用AT 中性点吸上电流比测距进行故障测距。

图2 全并联AT供电牵引网示意图图3所示为新型AT 供电牵引网，当供电网发生金属性短路时，牵引网阻抗即为端口阻抗。

一般情况下，AT 电牵引网由于横连线与AT 的存在，所有上、下行线纵向元件在线路参数上不完全对称。

但从图3的新型AT 供电牵引网中可以看出，上、下行的F 、T 线路呈相互对称的两项，具有一定的对称性。

高速铁路牵引变电所综合自动化系统-故障测距装置

不同运行方式下的故障测距
直供方式全并联AT供电方式 AT全解列的直供方式变电所1台馈线断路器带两路馈线的供电方式 AT所并联点解列、分区所并联的供电方式单线AT供电方式
故障测距装置要求
适用于AT牵引供电系统。
要求2：适用各种运行方式。
要求4：具备测量、显示和数据通信接口等功能。
要求3：采用吸上电流比AT 测距原理、电抗法原理。
牵引网故障类型
1 接触网对轨道—地回路故障
2
正馈线对轨道—地回路故障
TR故障
FR故障
TF故障
3
接触网对正馈线故障
电抗法
故障测距法
上下行电流比法
吸上电流比法
横连线电流比法
问题：四种故障测距方法需要同时使用吗？还是单独使用其中一种或几种呢？
故障测距
故障测距装置应根据断路器和隔离开关位置或各所亭的电压和电流的大小及方向来自动判断牵引网运行方式，并根据不同的牵引网运行方式和故障情况自动选择合适的测距方法进行测距。
初始阶段：-40〜40ms
故障切除阶段：300〜400ms
重合闸阶段：1382〜 1520ms
故障录波
波形图上的时间坐标一般都以故障录波器启动开始计时，记为0,其他的时间均是以此为基准的相对时间。
0sB相电流开始增大，电压开始降低，表明B相发生了接地故障。 0.328s保护II段动作出口 0.360s后跳开三相断路器切除故障 1. 420s线路重合闸动作合闸成功
故障录波图的结构可分为三类：
第一类：简单故障分析报告。第二类：故障录波器的基本信息。第三类：各通道录波图。
（1）故障分析报告
故障录波
故障分析报告是录波器自动地对本次故障进行的简单分析汇总，它包括变电站名称、故障设备名称、故障发生的时间、故障类别、故障测距及保护和断路器动作信息等内容。

牵引网故障测距.doc

牵引网故障测距华东交通大学电气学院07铁道电气化3班韩佳顺电气化铁道牵引供电系统是指从牵引变电所经馈电线到牵引网再到电力机车的工作系统。

我国电气化铁道采用工频单相交流牵引制式。

牵引变电所一般用于将三相110 kV的电能变换成27．5 kV（牵引网额定电压为25 kV）的电能并按单相分配给机车用户。

根据牵引网不同供电方式的要求及牵引变电所为抑制单相牵引负荷造成电力系统的不对称影响，常采用不同接线方式与结构的主变压器，并以此将变电所区分为三相牵引变电所（一般用Y0／△－11变压器，二次侧△的C相接地，由A、B相向两侧供电，形成左右两侧供电臂。

）、单相牵引变电所、三相两相牵引变电所（如Scott接线主变压器、平衡变压器等），供电原理如图2所示。

而前面提到的“牵引网不同供电方式”一般可分为直接供电（direct feeding）、BT（booster transfor- mer）供电和AT（auto－transformer）供电方式。

上述不同的牵引变电所形式、不同的牵引网供电方式及针对单复线电气化区段，对故障测距均有不同的要求。

因此，有必要研究针对不同类型牵引网的故障测距算法。

电力牵引负荷的特点从故障测距涉及的因素来考查电力牵引负荷的特点，会发现它有以下一些特点值得关注。

（1）一段牵引网一般只由1台变压器从单端供电，形成明显的线路首端和末端，并且没有分支；在线路的首端，可将变压器看成它的电源；（2）单台机车功率相对于变电所容量较大，因此，机车的各种工况导致的负荷电流波动较大；电流的变化以突变（阶跃）居多；（3）负荷峰、谷值相差悬殊；（4）滑动取流的机车受电弓由于离线产生电弧及机车的频繁调级、投切（变压器空载），导致在系统中产生丰富的谐波（高次及分次）；（5）系统的回流（经回流轨、地或回流线）杂乱。

简便起见，下文中关于以上特点的引用将直接使用其序号。

各种测距方法在牵引网中应用的比较按照故障测距原理，输电线故障测距一般可分为阻抗法、故障分析法和行波法。

高速铁路牵引供电故障测距分析与研究

联自耦变压器ＡＴ供电方式。此供电方式与传统的复
（２）第二次跳闸为直供电抗法测距报告，也为Ｆ
线ＡＴ供电方式最大的不同在于其在上下行首末端并型接地故障，公里标为Ｋ３８４＋５６６ｍ。
联的基础上，将ＡＴ变压器上下行对应线路并联起来，
快找到故障点，迅速采取措施恢复供电。
阻抗角７４．２。；
大西高铁自２０１４年７月开通以来，曾发生过几
（２）第二次跳闸：１６：３４：０５阻抗Ｉ段保护动作，重
种典型的故障跳闸。通过对典型故障跳闸时的电流分合成功。故障电压６．０６３ｋＶ，电流６２５２Ａ，阻抗４．２３１２，
图４运城北变电所２０１７年４月２６日跳闸电流分布图（不平衡）
把变电所下行ＴＦ电流数值换，ＩＵ流分布
２．１基础跳Ｉ１ｆｌＪ数据
５所示、这时每个节点的电流父系均符合尔锥人
ｌ９：４２：４８运城此变ＩＵ所２１１、２ｌ２过电流保护动定律同时也满足了全并联ＡＴ供电｝乜流分布的币嘤
０｝～二 …： …：二…二：一一《ｌ…’～～：……～～： …：一 …：一畸＿：一：…二二一～ …：二… ＊：＝Ｅ，抽～ …二…～一：一＿一：＿一＿ｌ～ｌｊ
｛
靴ｌ¨ｌＴ日ＢＲ
∞
图３２１２ｒｒ型故障第二、第三次跳闸电流分布图（直供方式）

牵引网故障测距系统

牵引网故障测距系统第一节牵引网故障测距电气化铁路牵引供电系统的故障大多数发生在接触网，故障致使保护动作而跳闸，中断供电，这类故障往往产生电弧，对绝缘器件和导线有较大损害，如不及时排除，故障可能再次发生。

为了提高牵引供电的可靠性，目前几乎所有牵引变电所都装有接触网故障测距装臵。

这种装臵能在接触网发生短路故障时，自动测量出故障点的距离，对于及时发现和排除故障，特别是发现和排除许多难以发现的瞬时性故障具有十分重要的意义。

目前，应用于牵引供电系统的故障点测距装臵主要有电抗型和电流型两种。

电抗型是通过测量短路电抗值的方法来量度故障点的距离。

电流型是用于AT供电方式中，它是通过测量故障点两侧AT变“吸上电流比值”的方法量度故障点的距离，复线区段供电臂末端并联的用“上下行电流比值”的方法量度故障点的距离，单线区段用“吸馈电流比值”的方法量度故障点的距离。

目前，AT测距原理主要有“AT中性点吸上电流比原理”、“吸馈电流比”和“复线上下行电流比原理”，前者适用于单、复线T-R、T-PW、F-PW、F-R等短路故障下的测距，不适合T-F短路故障测距；后者适用于复线下各种类型短路故障测距，不适用单线下故障测距，第二节 BT和直供系统故障点测距BT和直供系统故障点测距多用电抗型故障点测距装臵，是通过测量牵引变电所至故障点短路电抗的方法来反应故障点的距离，由于测量数值只反应线路电抗值，因而测量值不受过渡电阻变化的影响，相对误差较少。

无论是直供还是BT牵引供电系统，由于接触网结构、线路结构沿线的变化，变电所出口处可能安装有抗雷圈、串联电容补偿等设备，使供电臂内单位长度阻抗不可能均匀分布，且电抗—距离曲线不一定通过原点，因此在实际构成故障点测距装臵时通常将电抗---距离特性根据实际供电臂情况做分段线性化处理，以消除测量误差。

即采用分段线性电抗逼近法测距原理，最多可分为10段，整定时输入线路各分段点对应的公里数及该分段内的单位电抗值，针对复线直供考虑互感的影响。

电气化铁道供电牵引网故障测距综述

电气化铁道供电牵引网故障测距综述电气化铁道供电牵引网中的供电方式有很多种，最常用的方式有直接供电、AT、BT、等。

全并联方式也逐渐被应用于电气化铁道牵引网的供电过程中。

在几种供电方式中可以根据不同的测距原理进行测距，如阻抗法等。

文章主要对几种供电方式下的测距方法进行了综述，最后对行波测距法进行了探讨。

标签：电气化铁道；牵引网；故障测距1 电气化铁道供电牵引网目前，单相交流制是我国电气化铁路常采用的基本供电方式。

铁路线上的牵引变电所和牵引网组成了牵引供电系统。

采用双回路高压输电线路来提高供电的可靠性。

一般牵引供电回路包括：电力机车、回流线、沿铁路线分布的牵引变电所、馈电线、接触网、钢轨和大地以及正馈线等。

而通常所说的牵引网一般只包括钢轨和大地回流线、馈电线、接触网三个部分。

2 故障测距方法2.1 直接供电测距2.1.1 单线直接供电测距直接供电牵引网与R-L电力线路是等效的，其供电臂包含多个区间和站场，导致出现不同的牵引网阻抗特性，但是在同一段上，牵引网的特性相同。

因此，可在同一段内采用阻抗计算方式，利用线路电抗和距离关系对故障点进行定位。

如图1所示，当故障发展在dn-1与dn之间时，可利用公式（1）进行故障定位，得到定位距离d。

d=dn-1+（Yn-Yn-1/dn-dn-1）（Y-Yn-1）（1）图1 短路电抗—距离曲线2.1.2 复线直接供电测距供电臂末端称为分区亭，首端称为牵引变电所，在复线直接供电中常采用在分区亭并联，短路时会受到上下行阻抗（Z上行和Z下行）的影响。

测距原理为：k=Z上行*2L/（Z上行+Z下行）（2）其中，L为线路电感。

2.2 AT供电故障测距AT供电方式可以很大程度上提高供电电压，一般可以提高一倍，加大了牵引网的载流能力。

该方式采用正馈线和自耦变压器，可减少对通信线路的干扰。

AT供电方式还可以降低成本，在日本以及成为标准的供电方式，在我国很多城市间的电气化铁路也采用了AT供电方式（如北京-秦皇岛的电气化铁路）。

故障测距—高速铁路电力电缆故障定位(铁路牵引供电系统继电保护)

图9.16 冲闪高压闪络法原理图
3.冲击高压闪络法
特点
脉冲电流法
图9.17 冲闪高压闪络法波形图
优点：适用于大部分闪络故障。缺点：波形比较复杂，辨别难度较大；准确度较低。
跨步电压法
跨步电压法
1.跨步电压法基本原理
跨步电压法是当电缆产生保护层绝缘破损的故障时，施加高压脉冲给故障电缆，此时故障点会构成喇叭型的电位分布，用高灵敏度的电压表在大地表面测两点间的电压变化，在故障点附近产生电压变化。
低压脉冲法
低压脉冲法
1.低压脉冲法基本原理
低压脉冲法是向故障电缆注入一个低压脉冲使其在电缆中传播，脉冲遇到阻抗不匹配处时发生反射，通过反射脉冲与发射脉冲的时间差来计算故障距离距离。
图9.10 低压脉冲法测距系统原理图
低压脉冲法
2.低压脉冲法特点
优点：装置简单，操作方便；能够快速准确地定位低阻故障和断路故障点。
电源
0 -V +
0 -V +
0 - V+
0
0
- V +- V +
故障电缆
跨步电压法原理图图9.24 跨步电压法原理图
跨步电压法
2.跨步电压法接线
例如：
A
F
A
F
图9.25 跨步电压法接线图
B B
0
-
V+
0
-
V+
0 -V +
图9.2跨6步跨电步压法电地压面电法位地分布面图电位分布图
声测法
声测法
1.声测法基本原理
优点：波形简单；准确度较高。缺点：如果故障点电阻不高；泄漏电流大，使电压几乎都降在高压试验设备的内阻上，故障点形不成闪络。

京沪高速铁路接触网短路试验分析

京沪高速铁路接触网短路试验分析作者：吕晓冬孙培胜来源：《中国科技纵横》2012年第22期摘要：通过京沪高速铁路接触网短路试验，对保护装置功能、动作顺序及试验数据分析，对接触网故障点标定装置的正确程度进行判断。

关键词：高速铁路接触网短路试验举世瞩目的京沪高速铁路即将开通投入运行，作为最后一道保护屏障，做短路试验十分必要。

通过接触网短路试验，能检验牵引供电系统保护装置功能及动作顺序，验证接触网故障点标定装置的正确程度，为以后正确快速处理故障提供保障。

1、故障测距原理（如图1）当线路沿线通信通道具备的情况下，出现T-R，F-R 故障时，采用“AT 中性点吸上电流比原理”；T-F故障时，采用“线性电抗法”进行测距。

如此可以确保线路出现不同类型故障时，装置都能采用相应的原理来测距。

本文就接触网出现T-R，F-R 故障时，用“AT 中性点吸上电流比原理”分析故障。

根据对AT供电方式下牵引网的理论计算，当发生T-R或F-R故障时，故障点邻近的两个AT 中性点吸上电流之比与故障点离2 个AT 的距离是成反比关系的，而且整个供电臂上所有AT 吸上电流的最大值在故障点两端。

经过大量人工试验表明，由于AT 漏抗等因素的影响，所测得的AT吸上电流比与2个AT的距离不是理想的正比关系，其关系如下式所示：式中：l-故障点到变电所SS的距离（km）；Ln -变电所距故障点前一个，即第n个AT所距离；Dn-故障点所在区间的长度，即第n个AT与第n+1 个AT 之间的距离；IGn，IGn+1-分别为第n个AT与第n+1 个AT 中性点的吸上电流和；Qn，Qn+1-整定值，与AT 之间的距离大小，钢轨漏抗，AT 漏抗、馈线长短、钢轨联接导电情况等因素有关，取5～10经验值；Kn，Kn+1-电流分布系数，范围根据站场情况可调整。

对标准区间线路K=1.0。

In为装置的额定电流值，Kp为故障判别系数，β为故障方向判别角度，一般取80°。

应用AT故障测距技术查找高铁供电线路故障

应用AT故障测距技术查找高铁供电线路故障摘要：本文从京沪高铁AT供电方式、故障测距技术原理与应用、现场运行实例等方面指导牵引供电技术人员学习和应用AT故障测距装置、掌握AT故障测距技术，希望对京沪高铁牵引供电运行、检修工作有所帮助。

关键词：高速铁路AT供电故障测距随着京沪高铁的开通运行,在牵引供电方面有许多新设备、新技术得到应用，AT故障测距就是其中的一项。

应用好AT故障测距装置，掌握AT故障测距技术，可为分析查找接触网线路故障提供可靠依据。

一、京沪高铁AT供电方式（一）供电方式京沪高铁某区段采用2×25kV 全并联AT供电方式，即同一方向的上、下行接触网由1台断路器供电，且上、下行接触网在每个AT 所都进行一次横向电连接，从而减少接触网单位长度阻抗，减少电压损失和增强供电能力，改善供电质量。

在全并联AT供电方式下，牵引网线路变得更加复杂，线路故障更容易发生，因此，针对全并联AT 供电方式，京沪高铁采用了单独的故障测距装置，在其发生故障后进行及时的故障查找和排除，以满足整个供电系统安全、可靠、经济地运行。

（二）典型主接线图1、AT牵引变电所牵引变压器采用三相V/X接线，由两组（四台）单相牵引变压器组成，正常时，一组投入运行，另一组备用。

牵引变电所牵引变压器低压侧，通过2×27.5kV 断路器与2×27.5kV母线相连。

2、AT所AT所上、下行接触网之间用断路器并联，正常运行时，断路器闭合，实现上下行并联供电，故障时断路器跳闸上下行断开。

在两台断路器内侧还设有两台自耦变压器，每台自耦变压器通过双极断路器接于进线上，一台运行，一台备用。

3、AT分区所AT分区所每个供电臂的上、下行接触网之间用断路器并联，正常运行时，断路器闭合，实现供电臂上下行并联供电，故障时断路器跳闸上下行断开。

两个供电臂之间设带有电动隔离开关的跨条，实现越区供电。

在每个供电臂的两台断路器内侧还设有两台自耦变压器，每台自耦变压器通过双极断路器接于进线上，一台运行，一台备用。

牵引网故障测距

牵引网故障测距曾振华（华东交通大学，电气与电子工程学院，江西南昌330013）摘要：我国电气化铁道采用工频单相交流牵引制式，根据牵引网不同供电方式的要求及牵引变电所为抑制单相牵引负荷造成电力系统的不对称影响，常采用不同接线方式与结构的主变压器，在高压输电线中利用故障电流分量消除过渡电阻影响的阻抗测距原理及将其用于牵引网馈线故障测距的计算，采用该方法可以极大提高牵引网故障测距的测量精度。

最后，提出根据AT变压器投入情况进行整定值切换的方法，以保证距离保护的可靠性。

关键字：牵引网；故障测距；阻抗法；故障分量法；AT供电系统；馈线保护策略中图分类号：U223.8 文献标识码：A目前，电气化铁道存在多种供电方式，主要有直接供电方式、带回流线的直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式等，应用于电气化铁道的故障测距装置大多数是基于阻抗测距原理的单端测距装置。

在双边供电方式下这种测距方法在原理上受过渡电阻的影响较大，因此要保证良好而稳定的测距精度将是十分困难的。

上述不同的牵引变电所形式、不同的牵引网供电方式及针对单复线电气化区段，对故障测距均有不同的要求。

因此，有必要研究针对不同类型牵引网的故障测距算法。

电力牵引负荷的特点：从故障测距涉及的因素来考查电力牵引负荷的特点，会发现它有以下一些特点值得关注。

各种测距方法在牵引网中应用的比较，按照故障测距原理，输电线故障测距可分为阻抗法、故障分析法,行波法和AT距离保护法。

高速铁路客运牵引网故障测距研究

高速铁路客运牵引网故障测距研究摘要：加快中国的高速铁路快速发展，特别是加快高铁客运专线的建设，是解决铁路运输的一个有效措施。

牵引网是保障高铁客运专线安全运输的输电设备。

当牵引网发生故障后能快速测量出故障点的距离是具有重要意义的。

目前广泛采用的电抗测距法更适用于直供或BT供电方式，不适合于采用AT供电方式的高铁客运专线，本文提出一个新的故障测距方案—行波测距法，对其测量原理及其可行性进行研究。

关键词：客运专线；牵引网；行波测距；故障测距近年来，虽然中国高速铁路发展迅速，但铁路运输供需矛盾依然突出。

解决这个问题的有效办法就是加快铁路电气化建设，尤其是高铁客运专线建设。

牵引供电系统是客运专线系统的重要组成部分。

牵引网的最大缺点是可靠性较差且无备用，一旦出现停电故障，将直接影响正常的行车秩序，甚至旅客人身安全。

因此，牵引网发生故障后能得到及时的排查处理，是保障铁路安全运输的必要条件。

传统的人力排查工作量大，且不能满足实际需要，因此研究高铁客运专线牵引网故障测距方案对铁路运输的高效运行具有一定的实际价值。

目前几乎所有牵引变电所都装有牵引网故障测距装置用以提高供电的可靠性。

在牵引网发生短路故障时，装置能自动测量出故障点的距离，对于及时发现和排除故障，特别是发现和排除许多难以发现的瞬时性故障具有十分重要的意义。

目前已有的牵引网故障测距装置中，广泛采用阻抗法进行测距。

目前在牵引供电系统中，对于BT和直接供电系统牵引网故障测距普遍采用电抗法。

阻抗法即利用故障时测量到的工频电压和电流量来计算故障回路的阻抗值，再根据阻抗公式，线路长度与短路阻抗值成正比，从而求出观测点到故障点的距离。

但电抗法却不适用于AT牵引供电系统，主要是由于AT牵引供电系统结构复杂，运行方式繁多，且故障时阻抗—距离曲线呈非线性，采用阻抗法误差极大。

高铁客运专线牵引供电系统考虑AT供电方式在提高牵引网供电能力、改善电磁环境、减少电分相和降低外部电源投资等方面具有明显的优势，所以采用了AT供电方式。

高速铁路牵引供电系统故障测距方法的研究和修正

DOI：10.19587/ki.1007-936x.2019.01.005高速铁路牵引供电系统故障测距方法的研究和修正缪弼东，李瑞，艾广宁摘要：故障测距系统对牵引供电系统故障区段快速准确定位起着至关重要的作用，本文对京沪高铁所采用的故障测距方法进行介绍和研究，实时采集每日动态检测车线路位置公里标及供电臂上牵引供电所亭的分布电流，并结合GPS卫星时钟实时对时系统对所采集的公里标和电流进行准确标定，从而实现Q-L分段数据表的修正，提高故障测距精度。

关键词：高速铁路；故障测距；动态检测车；公里标Abstract: The fault location system is playing an important role for quick and accurate locating of fault section in traction power supply system, the paper introduces and researches the fault location methods adopted by the Beijing-Shanghai high speed railway, therefore, by means of real-time collection of line kilometer of dynamic inspection cars and the daily distributed current from the traction substation and post where the power supply arms are located, and with connection of GPS satellite clock time synchronization system for collecting kilometerage and current for accurate location, so as to realize the modification of Q-L segment data sheet, and improve the fault location accuracy.Key words: High speed railway; fault location; dynamic inspection car; kilometerage中图分类号：U226.8+1文献标识码：B文章编号：1007-936X(2019)01-0020-040 引言故障测距系统是牵引供电系统的重要组成部分，当输电线路发生故障时，故障测距系统利用采集到的本所或整条供电臂的电量数据，通过装置内置的线路参数，估算出故障点距变电所的大概距离以及故障类别，以指导应急抢修，因此故障测距系统的测距精度直接关系高铁供电系统的正常运行。

电气化铁路牵引网故障测距原理

T-R短路阻抗理论计算曲线
T-F短路阻抗理论计算曲线
0
0
5
10
15
20
25
30
短路点到牵引变电所的距离L(km)
二、常用故障测距原理
AT吸上电流比测距原
理
DL AT1
AT2
Eq
Q
1
l
ln
Q
1 (Q1
Q1 Q2
)
D
1-Q2 Q
Q In1 /(In In1)
理想情况：
Q1
0 ln
l
靠近变电所AT处短路时，Q=0；
测距装置定值
失压检测启动电压：参考馈线保护低压启动过电流低压定值，一般取0.66倍额定电压；时限为60～100ms。 TF故障判别电流：与牵引网的结构、接触网、钢轨、大地泄露等等有关。根据武广高铁经验数据，整定为1000A。馈线电流、AT吸上电流CT变比：设计院确定。变电所公里标：设计院确定。吸上电流比－距离表Q-L：设计院确定，厂家配合。电抗－距离表X-L：设计院确定，厂家配合。
五、故障测距报告示实例
2012-10-15 05:39:21.275 哈西_牵引变电所大连方向故障测距装置
变电所测距数据
故障点距离=13.31km
公里标=1226.49 下行/FR故障/吸上电流比原理 T线电压=52844.50V F线电压=51238.51V TF电压=104081.89V 吸上电流1=11.62A 吸上电流2=0.29A 总吸上电流=11.90A 上行T线电流=655.23A 上行T线电流角度=291.93° 上行F线电流=721.04A 上行F线电流角度=112.89° 下行T线电流=642.53A 下行T线电流角度=291.90° 下行F线电流=744.68A 下行F线电流角度=112.67°

故障测距—牵引网故障测距(铁路牵引供电系统继电保护)

AT中性点吸上电流比故障测距
2.吸上电流比测距原理
（2）AT为理想变压器、钢轨对地全绝缘，沿线路阻抗参数均匀时。
根据回路电压方程、
基尔霍夫电流定律可得：
+1
D
++1
=
+1
D
++1
= +
9.33 AT供电牵引网故障时电流分布图
AT中性点吸上电流比故障测距
2.吸上电流比测距原理
XB4
BT
BT
BT
BT
BT方式
T
XB3
N
直供方式
XB2
BT供电牵引网
图9.28 BT供电牵引网
R
XB1
0
lB1
lB2
lB3
lB4
l
图9.29 直接供电和BT供电牵引网的X-l特征
直接供电和BT供电牵引网的X-l特征
− BT /2
=

n：故障牵引网在L范围内吸流变压器台数。
XBT：BT漏抗。
l
QF1
I1
QF2
L1
K
G1
QF
Zm
QF3
G2
I2
9.30 复线牵引网
L2
ሶ = 1ሶ + 2ሶ = 1ሶ + (1 + 2 − − 212 + 2 ) 2ሶ
复线牵引网
— QF1至k点的自主抗和互阻抗，Ω。
1、2 —上行和下行线的自阻抗，Ω。
12 —上行和下行线之间的互阻抗，Ω。
1ሶ 、2ሶ —流过上行线和下行线的故障电流，A。
复线直供方式牵引网故障测距
l
QF1

AT全并联牵引网故障测距原理研究

AT全并联牵引网故障测距原理研究1.概述随着时代的发展和我国国民经济的持续增长，铁路作为我国交通运输的核心，客货运量严重饱和，运能与运量矛盾十分突出，已成为制约国民经济发展的瓶颈，发展高速铁路是解决客运供需矛盾的重要手段之一。

高速铁路是指具有高加速和高减速性能及对列车运速在200km以上的铁路。

提高列车速度是铁路赖以生惟一出路。

高速铁路的牵引动力一般为电力牵引。

列车速度快、行车密度大要求供电容量大、供电可靠性高。

高速列车要求起动快，使其能够在很短的时间和距离内达到额定最高运行速度，为此，必须加大牵引功率，以增大其起动牵引力。

AT牵引网从而应运而生，从而AT故障测距引人关注。

2.AT供电方式自耦变压器供电方式，简称AT供电方式，不但是电气化铁道减轻对临近通信线路干扰的有效措施之一，而且具有很好的技术指标，己被许多发展电气化铁路的国家研究和采用，也是高速铁路使用的主要供电方式之一。

AT牵引网由接触线、轨道和回流线构成，大多AT供电系统还具有保护线和辅助联接。

对于复线AT供电系统，一般还具有横联线。

全并联AT供电方式是在复线AT供电方式的基础上，将上下行牵引网的接触线（T）、钢轨（R）和正馈线（F）在变电所出线处及AT所处通过横联线并联起来。

在全并联Af供电方式下，上下行牵引网虽然都有各自的断路器，但在正常情况下均为一主一备的运行方式，即上下行牵引网共用一台断路器。

全并联AT供电方式的具体形式如图1所示。

3.测距原理及仿真全并联AT供电方式由于接线上比较复杂，故障率相对其他供电方式比较高，因此配置故障测距装置，在线路发生故障时能够迅速测得故障地点及时解决故障，恢复系统供电，是十分有必要的。

针对全并联AT供电方的特点，研究人员进行了广泛的研究，提出了”AT中性点吸上电流比”、“连线电流比”、“转移阻抗法”等故障测距原理，这些故障测距方法各有自的特点，基本适合工程需要，但也受诸多因素影响。

3.1 AT中性点吸上电流比原理AT中性点吸上电流比应用比较典型，如图2所示，K1点发生接地故障，通过对图2所示的电路进行分析，有如下的关系式：（1）为了克服AT漏抗、线路不均匀对测距精度的影响，在工程应用中对式加以修正（2）式中：Kn，Kn+1：电流分布系数，范围根据站场情况可调整。

8 高速铁路牵引网故障测距系统

8 高速铁路牵引网故障测距系统
3.8 高速铁路牵引网故障测距系统
（1）对高速铁路牵引网故障测距的要求
适用于全并联AT牵引网；
适应各种不同运行方式；
采用吸上电流比、电抗法等测距原理；
具备测量、显示和数据通信接口等功能；
提供详细的测距信息；
能正确判断故障类型（T-R、F-R、T-F）；能正确判断故障方向（上、下行）。
2014-10-15 05:39:21.275 某牵引变电所故障测距结果
T线电压=5096.31V F线电压=3296.89V TF电压=8378.30V 吸上电流1=3.08A 吸上电流2=2559.18A 总吸上电流=2559.31A 上行T线电流=659.87A 上行T线电流角度=113.92° 上行F线电流=952.81A 上行F线电流角度=296.56° 下行T线电流=609.11A 下行T线电流角度=113.79° 下行F线电流=2224.79A 下行F线电流角度=115.00°
变电所测距数据
故障点距离=13.31km 公里标=1226.49 下行/FR故障/吸上电流比原理 T线电压=52844.50V F线电压=51238.51V TF电压=104081.89V 吸上电流1=11.62A 吸上电流2=0.29A 总吸上电流=11.90A 上行T线电流=655.23A 上行T线电流角度=291.93° 上行F线电流=721.04A 上行F线电流角度=112.89° 下行T线电流=642.53A 下行T线电流角度=291.90° 下行F线电流=744.68A 下行F线电流角度=112.67°
不依赖于变电所的通信启动；无需专用实时通道；偶发的通信故障不影响故障测距。
3.8 高速铁路牵引网故障测距系统