铁路智能配网故障定位系统研究

铁路智能配网故障定位系统研究

发表时间：2019-03-12T16:21:07.000Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：王龙浩1 肖永武2 樊文华3 马立飞4 刘会勇5 [导读] 摘要：本文主要针对于铁路系统10kV、35kV配电线路故障状态监测手段进行研究，从铁路供电可靠性、稳定性上保证铁路运输及行车安全。

(身份证号码：13063519881115XXXX;身份证号码：11022119700303XXXX;身份证号码：36012419880914XXXX;身份证号码：13052919850304XXXX;身份证号码：41010319680728XXXX;中铁电气化局集团有限公司上海电气化工程分公司上海 200072) 摘要：本文主要针对于铁路系统10kV、35kV配电线路故障状态监测手段进行研究，从铁路供电可靠性、稳定性上保证铁路运输及行车安全。同时，研究铁路电力线路接地短路故障的监测方法、线路故障定位技术手段、故障数据的接入到铁路10kV、35kV配电线路故障监测系统中的算法与具体应用进行探讨，为铁路配电运维和调度提供切实可行的参考依据。

关键词：故障定位;智能配网;短路故障;接地故障;通信方式引言

随着电气化铁路以及目前科技的高速发展，对铁路系统供电智能化也提高了更高要求，如何确保铁路供电安全以及缩短故障处理时间，对铁路供电系统智能化提出了更高要求。因此，建立一套针对铁路电力线路故障自动定位系统，以便实时掌握电力线路运行状态，实现线路故障区段的自动定位，显得尤为重要。

1项目背景

我国大部分高速铁路10kv-35kv电力配电所外电源线路大部分均未安装智能保护装置，线路故障的排查和检修仅依靠人工的方式去处理，有时，不得不通过拉线路分段开关并试送电来确定查找故障所在区域。这样，对线路、设备运行的安全性极为不利，排查故障的效率也非常低，尤其是建在山区的电力线路，故障查找将更加困难。高速铁路10kv电力线路一般采用低电阻接地系统，低电阻接地系统发生单相接地故障时，接地电流瞬间增大，接地故障点和系统中性点附近会形成接触电压和跨步电压，对人身及列车都会造成极大的伤害。而且，铁路电力线路一旦发生故障，对牵引供电系统，供电设备及整个铁路运输都会造成重大的损失。现在，正值电气化铁路普遍提速的时期，列车快速而密集，一旦线路发生故障而不能及时排除，后果将不堪设想。因此，为了进一步提高列车运行安全，从根本上改善和杜绝铁路系统电气设备的故障频率，确保铁路配电系统的安全性和可靠性，有必要在高速铁路电力线路上研究和建设一种新型的故障定位系统，从而迅速的排查故障、定位故障、通过定位故障监测系统，及时组织相关人员进行故障抢修，以确保铁路安全、可靠的运行。

目前，该研究成果已率先应用于杭黄铁路千岛湖段110kV文昌变电站到淳安站方向所属35kV配电线路，该线路途径山区接入到千岛湖变电所，整条线路分支处均安装了故障定位系统前端设备-“线路故障指示器”。 2系统工作原理

2.1项目拓扑图

系统拓扑图如下图1所示，安装于线路上的故障指示器将采集到的故障信息通过RF无线方式发送至安装于线路铁塔上的汇集单元，由汇集单元通过GSM通信的方式，将数据无线传输至安装在变电所的前置机，前置机将接收到的故障信息再通过RS485通信方式与变电所综合自动化监测装置对接，后由变电所综合自动化监测装置将故障信息通过铁路系统内网上传至铁路局电力调度平台，以此实现线路故障信息的远程精确定位。同时，考虑到铁路系统内网传输的安全性，故障定位系统的传输通道采用GSM短信的通信方式，该通信方式优点是可限制通信的数据量，单向控制，数据只进不出，避免来自外网的攻击。

从铁路系统安全的角度考虑，杭黄铁路千岛湖段故障定位系统的汇集单元采用硬件加密芯片及软件算法加密相结合的方式，汇集单元只能传输其预置的编码，非预置的编码数据将校验不通过。该系统的前置机负责对汇集单元进行数据解密，当解密的数据校验通过后，再将数据传送至铁路变电所综合自动化监测装置，最后，数据通过杭黄铁路系统内网上传至上海铁路局电力调度平台。

图1 系统拓扑图

2.2接地故障检测原理

目前，常采用首半波法和信号注入法对小电流接地系统的单相接地故障进行分析。但两种方法均存在一定的缺点，首半波法有误动的情况发生，信号注入法由于设备成本投入高、安装不便捷等因素发展受到限制。而应用于本项目的智能配网故障定位系统则采取线路电压测量法以及接地瞬间首半波尖峰电流相结合作为接地故障判据，通过采集器将各个监测点的信息汇总到后台主站，让主站系统进行智能决策判断，接地故障检测原理如图2所示。其判据条件如下:

26左右发生接地，系统历史曲线反映了该接地判据的准确性。

通过“充电

障信息。通过远程监测平台将大大缩短铁路线路运维人员的故障查找时间，达到精确定位的目的。