導(dǎo)語(yǔ)：高速鐵路客運(yùn)牽引網(wǎng)故障測(cè)距研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：加快中國(guó)的高速鐵路快速發(fā)展，特別是加快高鐵客運(yùn)專線的建設(shè)，是解決鐵路運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)有效措施。牽引網(wǎng)是保障高鐵客運(yùn)專線安全運(yùn)輸?shù)妮旊娫O(shè)備。當(dāng)牽引網(wǎng)發(fā)生故障后能快速測(cè)量出故障點(diǎn)的距離是具有重要意義的。目前廣泛采用的電抗測(cè)距法更適用于直供或BT供電方式，不適合于采用AT供電方式的高鐵客運(yùn)專線，本文提出一個(gè)新的故障測(cè)距方案—行波測(cè)距法，對(duì)其測(cè)量原理及其可行性進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：客運(yùn)專線；牽引網(wǎng)；行波測(cè)距；故障測(cè)距

近年來(lái)，雖然中國(guó)高速鐵路發(fā)展迅速，但鐵路運(yùn)輸供需矛盾依然突出。解決這個(gè)問(wèn)題的有效辦法就是加快鐵路電氣化建設(shè)，尤其是高鐵客運(yùn)專線建設(shè)。牽引供電系統(tǒng)是客運(yùn)專線系統(tǒng)的重要組成部分。牽引網(wǎng)的最大缺點(diǎn)是可靠性較差且無(wú)備用，一旦出現(xiàn)停電故障，將直接影響正常的行車秩序，甚至旅客人身安全。因此，牽引網(wǎng)發(fā)生故障后能得到及時(shí)的排查處理，是保障鐵路安全運(yùn)輸?shù)谋匾獥l件。傳統(tǒng)的人力排查工作量大，且不能滿足實(shí)際需要，因此研究高鐵客運(yùn)專線牽引網(wǎng)故障測(cè)距方案對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)母咝н\(yùn)行具有一定的實(shí)際價(jià)值。

目前幾乎所有牽引變電所都裝有牽引網(wǎng)故障測(cè)距裝置用以提高供電的可靠性。在牽引網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，裝置能自動(dòng)測(cè)量出故障點(diǎn)的距離，對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障，特別是發(fā)現(xiàn)和排除許多難以發(fā)現(xiàn)的瞬時(shí)性故障具有十分重要的意義。目前已有的牽引網(wǎng)故障測(cè)距裝置中，廣泛采用阻抗法進(jìn)行測(cè)距。目前在牽引供電系統(tǒng)中，對(duì)于BT和直接供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障測(cè)距普遍采用電抗法。阻抗法即利用故障時(shí)測(cè)量到的工頻電壓和電流量來(lái)計(jì)算故障回路的阻抗值，再根據(jù)阻抗公式——線路長(zhǎng)度與短路阻抗值成正比，從而求出觀測(cè)點(diǎn)到故障點(diǎn)的距離。但電抗法卻不適用于AT牽引供電系統(tǒng)，主要是由于AT牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行方式繁多，且故障時(shí)阻抗—距離曲線呈非線性，采用阻抗法誤差極大。高鐵客運(yùn)專線牽引供電系統(tǒng)考慮AT供電方式在提高牽引網(wǎng)供電能力、改善電磁環(huán)境、減少電分相和降低外部電源投資等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，所以采用了AT供電方式?？梢钥闯?，傳統(tǒng)的電抗法不適用于高鐵客運(yùn)專線牽引供電系統(tǒng)，應(yīng)采用其他的測(cè)距方法。目前，國(guó)內(nèi)外較多采用的是“AT中性點(diǎn)吸上電流比”故障點(diǎn)測(cè)距方法，但該方法裝置一次投資高，原理適用性較差，裝置可靠性較低，應(yīng)多考慮一些新型的測(cè)距方法。

不同的問(wèn)題有不同的解決方法，行波法可作為解決客運(yùn)專線牽引網(wǎng)故障測(cè)距的一個(gè)方案。行波理論采用一種新型的輸電線路保護(hù)技術(shù)，它根據(jù)輸電線路故障發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的突變信號(hào)，用以確定輸電線路的狀態(tài)及故障點(diǎn)的位置。電纜、輸電線路以及變壓器等都是具有分布參數(shù)的電路元件，當(dāng)線路上的某一點(diǎn)電壓、電流的突然發(fā)生變化時(shí)，它就會(huì)以電磁波的形式按一定的速度從該點(diǎn)向其它各點(diǎn)傳播，而這一變化并不能立刻在其它各點(diǎn)出現(xiàn)。我們將沿線路傳播的電流波以及電壓波稱為行波。暫態(tài)電流行波在從故障點(diǎn)向線路兩側(cè)傳播的這一過(guò)程中，在阻抗不連續(xù)的地方，行波將產(chǎn)生折射和反射，而折射行波將會(huì)經(jīng)由母線進(jìn)入其它線路，反射行波則會(huì)經(jīng)由母線反射回故障點(diǎn)，故而使得行波在故障點(diǎn)和母線之間來(lái)回反射。由于此反射行波攜帶了大量的故障信息，因此可對(duì)反射行波進(jìn)行分析研究，從而獲得牽引網(wǎng)上發(fā)生的故障信息。行波測(cè)距可分為單端測(cè)距、雙端測(cè)距等。

一、單端行波故障測(cè)距方法

當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時(shí)，線路產(chǎn)生的電壓、電流行波將會(huì)在故障點(diǎn)及母線之間來(lái)回反射，此時(shí)，放置在母線處的測(cè)距裝置利用接入來(lái)自電流互感器二次側(cè)的暫態(tài)電流行波信號(hào)，再使用高通濾波器濾出行波波頭脈沖，最后形成一定的電流行波波形。從測(cè)量母線M處發(fā)出波形，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，到達(dá)故障點(diǎn)F，此時(shí)，M信號(hào)分成兩部分，一部分投射波繼續(xù)向N端，另外一部分向M端反射。利用接收到的故障初始行波脈沖與故障點(diǎn)反射回來(lái)的行波脈沖之間產(chǎn)生的時(shí)間差t對(duì)應(yīng)行波在母線M與故障點(diǎn)F之間往返的時(shí)間，從而來(lái)測(cè)量相應(yīng)的故障距離。對(duì)線路長(zhǎng)度為L(zhǎng)，波速為v，故障初始行波與由故障點(diǎn)反射波到達(dá)母線的時(shí)間分別是Ts1，Ts2，則單端行波故障測(cè)距測(cè)得的故障距離為x=vt/2=v(Ts2-Ts1)。

二、雙端行波故障測(cè)距方法

由于行波在線路傳播過(guò)程中具有比較穩(wěn)定的傳播速度，測(cè)量到的時(shí)間差不會(huì)受到故障電阻、線路類型及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)等因素的影響，因此雙端行波法故障測(cè)距有較高的精度和較好的穩(wěn)定性，其在確定牽引網(wǎng)故障位置方面是比較有效的。行波故障測(cè)距方法要在工程應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)尚有一定的難度：一是行波信號(hào)具有不確定性；二是故障點(diǎn)反射波的識(shí)別問(wèn)題；三是行波信號(hào)的提取與處理；四是波速的不準(zhǔn)確性。行波沿牽引網(wǎng)傳播過(guò)程中，因波阻抗的變化會(huì)產(chǎn)生一定的干擾。若能排除干擾、能夠正確識(shí)別故障點(diǎn)反射波，解決這些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題就可準(zhǔn)確可靠進(jìn)行故障測(cè)距。行波故障測(cè)距方法可為今后的工程應(yīng)用提供一個(gè)良好的理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)意義。

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作者:祁瑒娟 單位:包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院