[发明专利]地铁牵引供电系统直流侧短路故障测距装置及方法

说明书

技术领域

    本发明涉及电力系统故障测距领域，特别是城市轨道交通供电系统直流侧短路的故障测距。

背景技术

    铁路接触网沿线有许多电动车组高速动态取流，使得接触网昼夜不停的处在振动、摩擦、电弧、伸缩的动态运行状态中，接触网与行走轨之间发生短路故障的可能性较一般电力线路的概率要大得多。地铁输电线路发生故障之后，需要尽快判断出故障位置，排除故障，及时恢复地铁正常供电。

    输电线路故障分为瞬时性故障和永久性故障。瞬时性故障是通过重合闸可以恢复供电的故障类型，但是故障点往往是薄弱点，这些薄弱点需要尽快找到并加以处理，以免二次故障或发展成永久性故障。永久性故障时，重合闸不成功，电力系统停止供电，此时必须快速查明故障并加以排除，保障地铁运输计划的正常运行。

地铁牵引供电系统中，在一条地铁线路上一般分布有10多个牵引变电所及降压变电所，每个牵引变电所中的整流机组将35Kv或33Kv的交流电转变为1500V的直流电，整流机组引出4条供电支路分别为地铁轨道两边的上行接触网、下行接触网供电。

图1显示的是两个变电所之间地铁牵引供电系统的供电原理图，每个变电所整流机组引出4条供电支路701、702、703、704，其中变电所1中的支路701为该区段中的上行接触网供电，支路702为该区段中的下行接触网供电；变电所2中的支路703为该区段中的上行接触网供电，704为该区段中的下行接触网供电。

图中的F点表示在该处区段的下行接触网与下行走行轨发生短路。

    地铁接触网故障测距装置，能实现故障点的精确定位，可以减轻地铁供电维护部门的巡线负担；能够有效发现故障造成的安全隐患，采取相应措施提高地铁运输的可靠性；迅速排除故障，缩短停电时间，减少由于停电造成的损失。地铁接触网故障测距不仅有利于及时发现并排除故障，保证牵引网正常工作，而且对于地铁系统的安全、可靠和经济运行都是非常重要的，具有巨大的社会和经济综合效益。

    现有技术中电力系统中常用的故障测距方法主要是阻抗法和行波法。

     阻抗法根据故障时测量到的电压、电流量计算故障距离，假设线路长度和阻抗成正比，从而求出故障测距装置到故障点的距离。

     行波法根据行波传输理论进行故障测距，可以分为单端行波测距和双端行波测距。单端行波测距时，当输电线路发生故障时，从母线向故障点传播的行波经过一段时间之后，又从故障点反射回来，时间间隔与故障距离成正比，通过检测这个时间间隔即可以进行故障测距。双端行波测距算法利用故障点产生的行波第一次到达两端的时间差实现测距。行波法故障测距理论上不受线路类型、过渡电阻、两侧系统阻抗的影响，但是对硬件要求较高，采样速度快，并对大量数据的存储和分析提出了较高要求。

  然而电力系统常用的阻抗法和行波法在地铁中直接应用难度很大，通常阻抗法是利用电气量的工频分量进行故障测距，而地铁供电系统中使用直流供电；而行波通常以接近光速的速度传播，行波法测距更适用于高电压等级、长距离线路的故障测距，但是地铁供电臂只有数公里，额定电压1500V，应用行波法没有意义。

发明内容

本发明的目的是提供适用于铁路尤其是地铁牵引供电系统短路故障测距装置及方法。

本发明采用的技术方案是这样的：一种地铁牵引供电系统直流侧短路故障测距装置，包括上位机，在两个或两个以上的双边供电的牵引变电所分别设置有：分流器、4个电流采样单元、1个电压采样单元、AD转换器组、控制处理单元、授时单元、无线信号发送单元； 

在每个变电所处： 4个电流采样单元中有2个电流采样单元通过分流器分别采集该变电所A边轨道支路的上行接触网电流及下行接触网电流，另外2个电流采样单元通过分流器分别采集该变电所B边轨道支路上行接触网电流及下行接触网电流；

   所述电压采样单元采集该变电所A边轨道支路的上行接触网电压或者A边轨道支路的下行接触网电压或者B边轨道支路上行接触网电压或者B边轨道支路下行接触网电压；