李铁

（北京局集团有限公司天津供电段  天津300232）

摘要:随着高速铁路的大规模建设及投入运营，作为高速铁路动力来源，牵引供电系统安全可靠性面临严峻挑战。高速铁路牵引供电系统采用全并联AT供电方式，使线路结构更加复杂。这就对牵引供电系统故障测距装置及其自动化功能提出了更高的要求，要求选择性更好、可靠性更高、动作速度更快、故障识别、判断、恢复时间更快。因此对采用全并联AT供电方式的高速铁路牵引供电网的故障测距的分析与研究，找出适用于高速铁路故障测距的快速，准确的方案，对高速铁路的安全可靠运行有着重要的意义。

关键词：全并联AT供电；故障测距

Abstract：With the large-scale construction and operation of high-speed railway, as the power source of high-speed railway, the safety and reliability of traction power supply system are facing severe challenges. High-speed railway traction power supply system using parallel connection of AT power supply, the line structure is more complicated. This puts forward higher requirements for the traction power supply system fault location device and its automation functions, requires better selectivity, higher reliability, faster operation, faster fault identification, judgment and recovery time. Therefore, it is of great significance to find a fast and accurate scheme for fault location of high-speed railway based on the analysis and research of the fault location of the traction power supply network of high-speed railway using the full parallel AT power supply method, which is of great significance to the safe and reliable operation of high-speed railway .

Key words：all parallel AT traction system；fault location

1 引言

随着高速铁路的大规模建设及投入运营，作为高速铁路动力来源，牵引供电系统安全可靠性面临严峻挑战，这就对牵引供电系统故障测距装置及自动化功能提出了更高的要求，即要求选择性更好、可靠性更高、动作速度更快、故障识别、判断、恢复时间更快。

2 全并联AT供电方式

我国从2008年至今建成的京津高速铁路、合武、石太、武广、郑西、石武等各条客运专线，以及京沪高速铁路都采用全并联AT供电方式。与AT供电方式相比，全并联AT供电方式的供电距离一长、供电能力强、牵引网电压损失小，输送功率大，对相邻通信信号干扰少，能保证机车高速，安全，经济运行。

图1 全并联AT供电方式

全并联AT供电方式，将是复线AT供电方式的上下行牵引网的接触线(T)、钢轨(R)和正馈线(F)在变电所出口处及各个AT所处通过横联线并联起来，并且在工程实际应用中，钢轨和保护地线在每一AT段有多处进行横向电连接，如图1所示。全并联AT供电系统，主要由牵引变电所和牵引网组成，牵引变电所采用两路电源进线，两台牵引变压器，一主一备运行方式，100kV或220kV电源经牵引变压器后，降压为1×27.5kV或者2×27.5kV，然后供给牵引网。AT供电方式的牵引网由承力索，接触线，加强线等线路构成，全并联AT供电方式的牵引网电气连接更加复杂还包括了正馈线，保护线，横向连接线，辅助连线和综合地线等其他联接线构成，所以牵引电流流通方向和路径更多。

3 故障测距原理

3.1 故障测距方法

快速切除故障是继电保护的重要作用，而对于供电线路发生故障，需要尽快获取故障地点位置并进行排除，所以故障测距又是必不可少的继电保护技术。由于电气化铁路供电牵引网的复杂性和重要性，供电牵引网的保护和故障测距成为保证牵引网正常运行不可或缺的功能配置。而故障测距对于快速查找牵弓}网故障具有重要的意义。对应不同的供电牵引网运行方式，有相应于它们的故障测距方法。对于单线直供和BT牵引网，故障测距原理主要是电抗距离查表法，在复线运行时采用的是上下行电抗比法。对于AT供电方式，既有的卞要有AT中性点吸上电流比法、吸馈电流比和上下行电流比法。在这些常用运行方式中，可能由于检修等特殊情况，存在一些特殊的运行方式，也就具有其特殊的测距原理。

AT中性点吸上电流比原理适用于单线、复线AT牵引供电系统的T-R，F-R,F-PW线路短路故障，不适用于T-F短路故障，当装置判断出发生T-F短路时，自动采用单位电抗法进行测距；上下行电流比原理适用于复线工况下的各种短路故障，但不适用于单线下的故障测距；单线单AT段模式下的故障测距可以采用吸馈电流比原理进行测距。

当采用“AT中性点吸上电流比原理”进行测距时，供电臂内故标装置通过沿线通道连接，故障发生后，由变电所故标装置通过通信通道发出请求数据信号，各子站装置收到此信号后，收集与变电所时间同步的故障数据，上送至变电所故标装置，通过变电所故标装置根据测距公式计算出故障距离。

3.2 AT中性点吸上电流比测距原理

AT牵引供电系统由于线路短路阻抗值非线性，除T-F短路外其他都不能通过阻抗查表进行故障测距，在通常的T-R、F-PW、F-R等短路故障条件下其各AT吸上电流与故障点有比例关系，且故障段AT吸上电流最大。

“AT中性点吸上电流比原理”如下，牵引网故障时，如图2所示：

图2 表示故障发生在第n个AT和第n+1个AT之间

测距公式：

（3.1）

式中：L：故障点距变电所馈线断路器出口的距离（包括供电线）

      Ln：变电所距第n个AT的距离

      Dn：第n个AT与第n＋1个AT之间的距离

      In,In+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

      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。

各个所亭的测距装置通过通信模块与专用音频通道或光纤通道相连，各模块通信连结形式以供电臂为单元考虑。如图3所示：

变电所内通信装置可与同一供电臂的SSP、SP、ATP处的通信装置进行同步和数据通信。SSP和ATP只设一套通信装置，每套装置与本供电臂的测距通信通道连接。装置外部接口包括交流电量、盘面按钮、通信通道等接口。所有显示处理数据均为一次值。

图3 AT中性点吸上电流比测距系统图

4 故标分析

2013年6月20日，津秦高速铁路留庄牵引变电所211DL、212DL跳闸，212DL重合成功，211DL重合失败，津秦高速铁路滨-滨间停电。根据故障测距

和馈线保护装置报文，分析和比较牵引所、AT所、分区所吸上电流值和短路电流，判断故障在第一区段下行F线。

4.1 测距装置数据分析。

表1 测距装置数据表

将表1数据代入式（3.1）计算可得故障距离为0.65 km，换算成公里标为79.43。

4.2 与实际故障点比较分析。

经过网工区上道检查，实际故障点在津秦高铁79#柱顶上下行并联隔离开关支架处绝缘子闪络烧伤，故障距离为0.88 km，吸上电流比测距法相差-0.23 km，符合实际。

5 结束语

高速铁路接触网发生短路故障时，故障测距是判断故障地点、指挥抢修的重要技术手段。在此提出的测距误差对策和措施，需要相关技术人员反复验证和数据收集，实施后能够辅助测距装置和馈线保护装置更准确地判断故障点，以缩短抢修时间，快速恢复接触网供电。

参考文献

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[2] 程宏波，王勋，宋志成，等.一种考虑机车影响的接触网故障测距方法[J].电力系统保护与控制，

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[4] 钱平慎.长吉城际铁路接触网AT供电方式故障测距的分析[J].中国科技信息，2012(8).

[5] 程云强.基于接触网的双端行波故障测距的应用[J].江西科学，2012(2).

作者简介：

李铁，北京局集团有限公司天津供电段，助理工程师，主要研究方向是牵引供电。

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编辑：编辑部