铁路行波故障测距技术的研究-毕设论文.docVIP

铁路行波故障测距技术的研究 摘　要：。为此，。 　　关键词：；；信号设备的正常运转确保列车正常准点安全运行重要20%，则可以说测距结果是不可靠的。 （3）经济性 测距装置应具有较高的性能价格比，且其运行维护费用要低。 （4）方便性 测距装置应便于调试和使用，故障后能自动给出测距结果。 3.自闭/贯通线路故障特征及传统测距方法 铁路自闭/贯通线路由单独母线供电，中性点一般为不接地系统。对于频繁发生的单相接地故障（俗称小电流接地故障），故障电流较小，易于故障电弧熄灭形成瞬时性故障，且系统可带故障运行，保证了供电的可靠性。但同时受各种条件限制，传统的故障定位方法效果均不理想。 3.1自闭/贯通线路结构特点 铁路电力系统（自闭/贯通线路）是地方电力系统的延伸，具有电力系统的一般特点，但又有其特殊性。 铁路自动闭塞行车制度是通过信号机将站间区间分为若干闭塞区间，每个闭塞区间同时只允许有一列车通行以保障行车安全。采用自动闭塞后，可以大大缩短列车运行的时间间隔，提高行车速度和通行密度。由于涉及到行车安全，对信号电源供电的可靠性要求非常高。 信号电源的高压线路一般为中性点不接地的10kV系统，主要包括自闭（自动闭塞）和贯通（电力贯通）两种线路。自闭/贯通线路长度一般条件下为40-60km，特殊情况下（没有合适电源或者跨所供电）可达上百公里。自闭线专为铁路沿线信号设备提供电源，当其发生故障时由贯通线备投。贯通线还兼为沿线小型车站的工作和生活供电。自闭线和贯通线自身又均为双端电源，正常工作时为单电源供电，当线路失压时由对端电源备投。自闭/贯通线路结构如图 21所示。 图 21 铁路自闭/贯通线路结构示意图 由于信号设备负荷较小，自闭/贯通线路对地分布电容电流所占比重较大，尤其是在电缆较长的情况下甚至超过负荷电流。有些地方为了消除分布电容引起的线路过电压，在线路中加有三相对地电抗负荷以平衡电容电流。 自闭/贯通线路由自闭/贯通母线单独供电，其经过了调压变压器与常规母线隔离。通常，自闭/贯通母线只为一侧自闭/贯通线路供电。只在特殊情况下，才可能为两侧自闭/贯通线路同时供电，而此时可将两侧的自闭/贯通线路在逻辑上看作一条线路。即任何时刻，自闭/贯通线路均可认为是单出线、长距离系统。 线路两端的配（变）电所电源取自地方电力系统，进线电压等级一般为110kV、35kV、10kV，其中10kV应用最为广泛，为双电源供电互为备用。 3.2自闭/贯通线路故障特征 自闭/贯通线路发生短路或小电流接地故障时，产生的工频故障电压电流特征与地方配电网基本相同。 3.2.1短路故障 两相或三相短路故障时，短路相电压显著降低，同时产生较大的短路电流。由于调压变压器的隔离作用，同等条件下短路电流将比地方电网的要小。且短路点到配（变）电所的距离越长，短路电流越小。其中，出口故障时短路电流约在300A左右，而线路末端故障时短路电流约在50A左右甚至更低。 由于故障电流较大，需要及时切除故障线路以免损坏其它电力设备。 3.2.2小电流接地故障特征 对于中性点不接地系统，发生单相接地（金属性）故障时，故障相对地电压降低为零，两个健全相对地电压升高倍（等于各自对故障相间的线电压），同时三相电压的相位也发生变化，使三相之间的线电压仍然保持不变。同时，系统出现零序电压，零序电压等于故障前故障相电压的反相电压。 伴随零序电压，系统将出现零序电流，其幅值等于故障点故障电流的三分之一，而故障电流等于自闭/贯通线路对地分布电容电流。对于架空线路构成的自闭/贯通线路，接地故障电流一般在5A以内。随着线路中电缆的增加，接地电流也有所增加。 当接地点存在一定过渡电阻时，故障相电压不再为零，其幅值随过渡电阻增加而增加。相应的，健全相电压的变化量以及系统零序电压、零序电流则随之减小。但三相线路之间电压关系、零序电压与零序电流间的关系仍保持不变。 由于接地故障后三相线路之间仍然保持电压平衡，且故障电流微弱，系统可带故障继续运行1～2小时，增加了供电的可靠性，也为故障查找、维修提供了宝贵的时间。 发生单相接地故障时，由于调压器的隔离作用，其两侧互不影响，使故障范围仅局限于本线路内而不会扩大。 3.3传统故障测距及定位方法 由于线路结构不同，自闭/贯通线路的故障处理要求也有所不同。如发生单相接地故障时，不同于地方电网传统要求的选择故障线路，而要求能够实现故障快速定位、隔离，并恢复健全区段的供电。 对于自闭/贯通线路故障定位或测距问题，曾有专家尝试过阻抗原理测距技术，近年随着线路自动化的推广出现了利用FTU进行故障定位的方法。 3.3.1阻抗测距法 对于单端电源供电的线路来说，由故障时母线处测量的电压、电流计算得到的等效电抗XL或者等效电阻RL与母线到故障点线路长度L成正比。用XL或RL除以单位长