电气化铁路牵引网故障测距原理

TF
T1 F1 T1 F1 T1 F1
T2 F2
T2
F2
T2
F2
三、客运专线故障测距原理
TF故障类型判断与故障区域判断
|, | I |, | I |) I ，则为TF型故障。 如 max(|I atSS atAT atSP set
当不是TF故障，首先找到各处AT吸上电流模值最大值， 并寻找相邻AT吸上电流较大者，两AT间即为故障区段。
电力系统 A B
T
T F
AT1
AT2
CB1
CB2
T1 R1 F1 T2 R2 F2
T、F型故障：AT吸上电流比法测距； TF型故障： 不能采用电抗法测距。
三、客运专线故障测距原理
客运专线牵引网与测距系统配置
光纤通道
测距装置
测距装置
测距装置
变电所 T F T1
F1
AT所
分区所
T1
F1
T1
F1
T2 F2
TF
T1 F1
T1
F1
T1
F1
T2 F2
T2
F2
T2
F2
三、客运专线故障测距原理
故障上下行判断 变电所 当 | I TF 1 || I TF 2 | ，判别为下行方向，反之为上行方向。 AT所/分区所 当故障电流由下行流向上行，判别为上行方向，反之为下行 方向。
TF
T1 F1
T1
F1
T1
F1
I2 l 2L I1 I 2
I 1 I t1 I f 1
I 2 It 2 I f 2
l－故障距离； L－线路总长度。
二、常用故障测距原理
电抗法测距原理（单线TF型故障）
DL Eq AT1 AT2 AT3 T1 R1 F1
x l x0 x－测量电抗； x0－TF型单位电抗。
三、客运专线故障测距原理
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。
0段 1段 2段
0.00 35.30 99.99
三、客运专线故障测距原理
测距装置定值
单位电抗：与牵引网的结构、接触网、钢轨、大地泄露等等 有关。 经过对武广线的统计表明，基于交大许继测量阻抗的计算方 式，T型、F型、TF型单位电抗分别约为0.296Ω/km、 0.490Ω/km、0.148Ω/km 。
三、客运专线故障测距原理
AT吸上电流获取 变电所、AT所、分区亭三处的吸上电流分别为
I I I I I atSS t1 f1 t2 f2 I I atAT I at 1 at 2 I I atSP I at 1 at 2
Q 1 1-Q2
Q2
Q
Q I n1 /( I n I n1 )
理想情况： 0 ln 靠近变电所AT处短路时，Q=0； 远离变电所AT处短路时，Q=1。
Q1
D
l
ln+1
L
二、常用故障测距原理
AT供电方式故障测距
SS Eq AT SSP AT T1 R1 F1 SP
T2 R2 F2
当开闭所不并联、分区所并联的时候：
三、客运专线故障测距原理
问题与建议
1、测距装置定值：设计院确定，厂家配合；由于计算单位电 抗与实际单位电抗差别较大，建议采用既有线经验数据。 2、施工与试验：施工单位施工安装后，必须完成测距装置单 机和系统试验，避免出现后期运营单位和厂家的麻烦。 3、容易出现的问题：T、F线电流线错接；上下行电流线错接； 定值紊乱；开关量错接、漏接。
T2
F2
T2
F2
三、客运专线故障测距原理
全并联AT供电方式故障测距要求 适用于AT牵引供电系统； 适应各种运行方式； 采用吸上电流比AT测距原理、电抗法原理； 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）。
分区所测距数据 T线电压=4061.20V F线电压=3242.45V TF电压=7293.00V 吸上电流1=0.78A 吸上电流2=1618.73A 总吸上电流=1619.48A 上行T线电流=386.82A 上行T线电流角度=118.38° 上行F线电流=205.90A 上行F线电流角度=294.41° 下行T线电流=418.70A 下行T线电流角度=118.68° 下行F线电流=1012.92A 下行F线电流角度=117.73°
AT所测距数据 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°
五、故障测距报告示实例
2012-10-15 05:39:21.275 哈西_牵引变电所 211馈线保护装置 阻抗I段出口 出口时间=100.00ms 馈线电压UT=7526.00V 馈线电压UF=7323.00V 馈线电压UTF=14844.00V T线电流=1060.00A F线电流=1240.00A ITF电流=2300.00A TF一次电阻=2.46Ω TF一次电抗=5.97Ω 阻抗角=67.50度 TR一次电阻=6.56Ω TR一次电抗=5.46Ω 故障测距=13.14km 2012-10-15 05:39:21.685 哈西_牵引变电所 212馈线保护装置 阻抗I段出口 出口时间=104.00ms 馈线电压UT=7537.00V 馈线电压UF=7309.00V 馈线电压UTF=14844.00V T线电流=1080.00A F线电流=1180.00A ITF电流=2260.00A TF一次电阻=2.46Ω TF一次电抗=6.10Ω 阻抗角=68.00度 TR一次电阻=6.51Ω TR一次电抗=5.72Ω 故障测距=13.77km
五、故障测距报告示实例
测距时间 报告类型 报告性质 距离标志 动作标志 U1 U2 It1 If1 It2 If2 Iat1 2012-10-25 11:23:19.443 AT故障测距 重召 公里标 AT测距法,上行失压动作 10.79kV 10.79kV 1666A 1838A 1660A 2638A 0A 所1下行母线电压 U=5.95KV 所1上行母线电压 U=6.65KV 所1下行T线电流 I=2064A 所1下行F线电流 I=1461A 所1上行T线电流 I=4948A 所1上行F线电流 I=1419A 所1AT1吸上电流 I=5823A 所2下行母线电压 U=5.07KV 所2上行母线电压 U=5.12KV 所2下行T线电流 I=220A 所2下行F线电流 I=212A 所2上行T线电流 I=239A 所2上行F线电流 I=247A 所2AT1吸上电流 I=932A 断路器号 故障类型 测距结果 214 T型 K67+190
电气化铁路牵引网 故障测距原理
电气工程学院 林国松
目
录
一、电气化铁道常用供电方式 二、常用故障测距原理 三、客运专线故障测距原理 四、思考题
一、电气化铁道常用供电方式
☆单线直接供电方式 ☆复线直接供电方式 ☆AT供电方式 ☆全并联AT供电方式
一、电气化铁道常用供电方式
单线直接供电方式
D1 d
Q值：可以通过高压短路试验或机车置于线路取大电流，由测 距装置采集各处所电流并计算获得。 用户在使用过程中，对一个确定的故障点和测量Q值，及时修 正Q-L表。
三、客运专线故障测距原理
测距装置定值
X-L表整定
分段 距离(公里) T线电抗值(Ω ) 0.00 11.30 99.99 F线电抗值(Ω ) 0.00 11.30 99.99 TF线电抗值(Ω ) 0.00 5.65 99.99
CB1 I1 Z1
CB1
Z2
I1 l
d
CB2 I2 U U
U
CB3
CB2
I2 L
l
I2 2L I1 I 2
二、常用故障测距原理
接触网 C
电力机车
AC
钢轨 T
55kV 负馈线
F
二、常用故障测距原理
DL Eq
7 6
AT1
AT2
AT3 T1 R1 F1
牵引网短路阻抗Z(ohm)
单线AT供电方 式牵引网短路 阻抗
T2 F2
T2
F2
T2
F2
三、客运专线故障测距原理
故障T、F类型判断
当 | I T || I F | ，判别为T型故障，反之为F型故障。
TF
T1 F1


T1
F1
T1
F1
T2 F2
T2
F2
T2
F2
三、客运专线故障测距原理
重合闸失败测距 在变电所，如果
此时当
f1

I TF 1 I TF 2
复线直接供电方式
D1 d
D2
D2
D4
AT供电方式
SS Eq AT SSP AT T1 R1 F1 SP
T2 R2 F2
一、电气化铁道常用供电方式
A 电力系统 B C
全并联AT供电方式
CB1
T1
T2
CB2
CB3 T1 F1 T2 F2
AT2
AT1 CB4 CB5 CB6 CB7
AT3
AT4
T11 R11 F11 T12 R12 F12
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°
5 4 3 2 1 0 0
TR或FR故障无 法用电抗法测距
T-R短路阻抗理论计算曲线 T-F短路阻抗理论计算曲线 5 10 15 20 短路点到牵引变电所的距离 L(km) 25 30
二、常用故障测距原理
AT吸上电流比测距原 理 DL AT1
Eq
AT2
AT3 T1 R1 F1
Q Q1 l ln D 1 (Q1 Q2 )
单位电抗：可以通过高压短路试验或低压短路试验，由测距装 置采集变电所母线电压和馈线电流计算获得。 用户在使用过程中，对一个确定的故障点和测量电抗值，及时 修正X-L表。
三、客运专线故障测距原理
测距装置定值
变电所分相 接触网1 供电线1 供电线2 接触网2
变电所 X X2 X X1
0
Hale Waihona Puke Baidu
L1
L
L2 L
三、客运专线故障测距原理
T21 R21 F21 T22 R22 F22
二、常用故障测距原理
单线直接供电方式故障测距
X Xn
CB I Z
U
X3 X2
CB
I
R
L
X1
Rg
U
0
l1
l2
l3
ln
L
l ln 1
ln ln 1 ( X X n 1 ) X n X n1
异相短路？
二、常用故障测距原理
复线直接供电方式故障测距
，为下行故障。
I t1 0.9 1.1 ，判为TF型故障。 I
否则，当
T F
I I t1 f1
T1
，则为T型故障。
F1
T2
F2
三、客运专线故障测距原理
AT故障测距装置定值
失压检测元件 时限：70ms
外启动检测元件 时限：10ms
Q-L表整定
供电臂 代码 Q0 L0（km） 武昌东－大章 Q1 L1（km） 0.10 0.00 0.30 3.43 0.50 6.85 0.70 10.28 0.90 13.70 1 0.09 0.00 2 0.28 5.40 3 0.47 10.80 4 0.66 16.20 5 0.85 21.60
三、客运专线故障测距原理
测距装置定值 Q值：与AT段的长度、AT漏抗、主变 压器等效漏抗、钢轨泄露、大地泄 露等等有关。 经过对武广线的统计表明： 变电所-AT所间，Q1=0.06，Q2=0.15； AT所-分区所间，Q1=0.18，Q2=0.15。
Q 1 Q2
Q
Q1 0 ln D l ln+1 L