徐 成 上海鐵路局上海高鐵維修段

寧杭高鐵接觸網(wǎng)跳閘故障距離準確性的判斷

徐 成 上海鐵路局上海高鐵維修段

隨著寧杭高鐵的建設(shè)與運營，接觸網(wǎng)跳閘故障對高速鐵路運輸秩序造成了嚴重的影響，為了縮短故障搶修時間，避免故障地點查找的盲目性，接觸網(wǎng)跳閘報文中故障距離準確性的判斷對于保證高速鐵路供電可靠性具有重要意義。

接觸網(wǎng)跳閘；準確性；故障距離

1　引言

寧杭高鐵牽引供電系統(tǒng)采用的是上下行全并聯(lián)AT供電方式，在此供電方式下，牽引變電所饋線配置了阻抗保護、過電流保護和電流增量保護，同時AT所配置了失壓保護，通過對保護類型的選擇，保護動作時限及動作值的整定，實現(xiàn)了各所亭開關(guān)的順序動作，快速切除了故障點，并通過SCADA系統(tǒng)同步對故障電氣量進行數(shù)據(jù)采集，并送至調(diào)度端進行故障點的測距，準確判斷故障地點。

在接觸網(wǎng)跳閘發(fā)生后，尤其是在接觸網(wǎng)重合閘不成功的情況下，對于一個永久性故障引起多次的跳閘過程中，由于報文中給出的故障距離較多，相關(guān)人員有時無法從中篩選出正確的故障距離，延誤了故障點查找時間，導(dǎo)致接觸網(wǎng)停電時間變長，嚴重降低了高速鐵路牽引供電可靠性。本文通過一起典型的跳閘故障報告及與之類似的情況的數(shù)據(jù)進行詳細研究，給出了一些判斷接觸網(wǎng)故障距離準確性方法與建議。

2　測距裝置簡介

寧杭高鐵綜合自動化設(shè)備使用國電南自WXB-65A微機饋線保護裝置和WGB-65U微機故障測距裝置，前者采用線性電抗比原理進行測距，后者采用吸上電流比原理和線性電抗比原理。對于故障測距裝置，如圖1所示，牽引所（SS）處配置2臺測距裝置上位機（A型）分別供上下行2個方向的供電臂測距使用，A型測距裝置根據(jù)阻抗和電流來啟動測距功能；在沿線的AT所（ATP）配置1臺測距裝置做為下位機（B型），分區(qū)所（SP）配置2臺測距裝置（B型），B型測距裝置采用電壓突變或GPS對時方式來啟動測距功能，即在收到A型裝置測距報文后，根據(jù)報文中的時標，上送對應(yīng)的交流數(shù)據(jù)。同一供電臂上的A型和B型裝置構(gòu)成一套完整的測距系統(tǒng)。

圖1 測距裝置配置示意圖

國電南自測距裝置的運行模式為：線路發(fā)生故障，超過定值的饋線保護裝置啟動，出口時給出阻抗測距值。故障測距裝置隨后啟動，召取AT所、分區(qū)所數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)，確認是全并聯(lián)方式用吸上電流法測距；確認是直供方式用阻抗法測距。重合失敗時，饋線保護裝置再次計算給出阻抗測距值，此時測距裝置也啟動，通過分析數(shù)據(jù)確認是直供方式后用阻抗法測距。

3　故障慨況

在所有重合閘不成功的接觸網(wǎng)跳閘故障中一般以“接觸網(wǎng)跳閘后，非故障行別重合閘成功，故障行別后加速跳閘，對故障行別強送電后，再次跳閘”的情況最為典型。在下文中的類似故障參考1中，選自滬杭高鐵一次跳閘數(shù)據(jù)，由于滬杭高鐵采用的綜合自動化設(shè)備為天津凱發(fā)DK3571A測距裝置和DK3520A饋線保護裝置，采用的原理和國電南自唯一不同點在于DK3571A測距裝置只具備吸上電流比原理的AT測距法。

3.1典型故障慨況

2014年2月13日14時48分34秒寧杭高鐵669、670供電單元跳閘，670單元重合閘成功，669單元重合閘失敗。經(jīng)巡視排查，跳閘原因為德清至杭州東區(qū)間725#支柱的接觸線補償下錨底座上有在建鳥巢，造成短路無法送電。實際故障距離：9.222 km，公里標=237.923 km，如表1所示，為故障過程中三次重要跳閘數(shù)據(jù)。

表1 故障過程中3次重要跳閘數(shù)據(jù)

3.2類似故障參考1

2015年03月07日09時43分滬杭高鐵641、642供電單元（嘉興南牽引所213、214斷路器）跳閘，213斷路器重合閘成功，214斷路器重合閘不成功。實際故障距離：20.276 km，公里=103.358 km，如表2所示，為故障過程中三次重要跳閘數(shù)據(jù)。

表2 故障過程中3次重要跳閘數(shù)據(jù)

3.3類似故障參考2

2014年05月27日00時28分寧杭高鐵653、654供電單元（湖熟牽引所213#、214#斷路器）跳閘，214#重合閘成功，213#重合閘不成功，實際故障地點為：東屏分區(qū)所07#供電鋼塔（故障距離=26.532km），如表3所示，為故障過程中三次重要跳閘數(shù)據(jù)。

表3 故障過程中3次重要跳閘數(shù)據(jù)

4　對3.1典型故障距離分析

第一跳閘時，湖州牽引變電所669、670供電單元為全并聯(lián)AT供電方式，國電南自的故障測距裝置采用吸上電流比原理適用于該供電方式下的故障測距，而饋線保護裝置采用單位電抗法原理不適用于該供電方式下的故障測距，因此故障距離應(yīng)參考故障測距裝置所測得故障點距離=9.86 km。

第二次跳閘時，669、670供電單元中，AT所和分區(qū)所自耦變壓器已全部解列，上下行四條饋線為直接供電方式，國電南自的故障測距裝置采用線性電抗比測距原理以及213饋線保護裝置自帶的單位電抗法所測得故障距離均在此供電方式下有效，和第一次跳閘故障測距裝置采用的吸上電流比原理所測得故障距離差距不大，如表1所示，第一故障測距裝置吸上電流比原理所測得的故障點距離=9.86 km，第二次故障測距裝置線性電抗比原理所測得的故障點距離=9.29 km，均接近實際故障距離：9.222 km。表1中第二次跳閘213饋線保護裝置未給出故障距離，但類似故障參考2中，第二次跳閘饋線保護裝置給出故障距離=26.82 km，接近實際的故障距離=26.532 km，所以饋線保護裝置在直接供電方式下得到的故障故障距離接近實際的故障距離。

第三次跳閘時，670供電單元為AT供電方式，669供電單元位直接供電方式，由于上行帶AT運行，自耦變壓器中性點存在吸上電流，國電南自測距裝置選擇了吸上電流比原理進行測距，該測距原理不適用于此供電方式，所測得故障距離無效。如表1所示，故障點距離=2.16 km遠離實際的故障點，此時的故障側(cè)饋線保護裝置自帶的電抗法適用于故障側(cè)的直接供電方式，未給出故障點距離，故此次跳閘無法確定故障距離。

5　結(jié)論與建議

（1）若僅發(fā)生一次跳閘，重合閘成功的情況下，只能參考故障測距裝置采用的吸上電流比原理所測得故障距離，而由于饋線保護裝置只適用于線性電抗比原理，所測得的故障距離，無參考意義；若發(fā)生重合閘失敗的情況下，一般地，故障測距裝置所采用的是線性電抗比原理，若不是，應(yīng)參考饋線保護裝置所測得的故障距離，如表2和表3的第二次跳閘情況，應(yīng)參考嘉興南牽引所214饋線保護裝置以及湖熟牽引變電所213饋線保護裝置所測得故障距離，這在重合閘不成功情況下，提高故障點準確性方面最容易忽略的數(shù)據(jù)，也是最有參考價值的數(shù)據(jù)。

（2）在一次跳閘次數(shù)較多的情況下，必須結(jié)合開關(guān)動作情況把對應(yīng)跳閘時刻的供電方式和測距原理搞清楚，測距原理必須適用于它跳閘時的供電方式，這樣對每次跳閘數(shù)據(jù)里給出的故障距離能夠清楚判斷是否有效，如滬杭高鐵的故障測距裝置采用時是天津凱發(fā)DK3571A，該設(shè)備只具備吸上電流比原理，在表2的第二次跳閘數(shù)據(jù)中，采用它只能采用AT測距法，沒有線性電抗比原理，而該方法不適合在直接供電方式情況下故障測距，所測得故障距離是無效的。如3.2和3.3故障中的第二次在重合閘后的加速出口跳閘時，故障測距裝置均采用了吸上電流比原理，故測距無效（表2中，故障距離=18.09 km遠離實際的故障點距離20.276 km，表3中，故障點距離=0.00 km也遠離實際的東屏分區(qū)所07#供電鋼塔故障點，對應(yīng)的故障距離= 26.532 km；在此情況下，因參考此直接供電方式情況下的故障線路側(cè)饋線保護裝置所測的故障點距離，如3.2和3.3故障中，T線故障距離=20.51 km接近實際20.276 km；如表3，故障測距=26.82 km，接近實際的故障距離=26.532 km）；同樣地，如3.2和3.3故障中的第三次手合在故障線路后的再次跳閘（表2中，故障側(cè)線路給出T線故障距離=19.44 km，接近實際故障點；表3，二者測得的故障距離，26.96 km和26.79 km幾乎相同，均靠近實際的故障距離=26.532 km）。

（3）不能利用慣性思維判斷故障報告中的故障距離是否有效，相關(guān)人員僅認為強送失敗引起的跳閘，測距裝置所測得故障距離最為精確，而事實并非如此，如表1中的第三次跳閘，此次數(shù)據(jù)為電調(diào)對湖州牽引變電所213饋線試送電，故障測距裝置給出的測距為2.16 km，而實際的測距為9.222 km，大大遠離了實際的故障地點，而表3第三次跳閘中，此次數(shù)據(jù)為電調(diào)對湖熟牽引變電所213饋線試送電，故障測距裝置給出的測距為26.79 km，饋線保護裝置給出的測距為而實際的測距為26.96 km，幾乎接近實際的故障距離=26.532 km。

6　結(jié)束語

全并聯(lián)AT供電方式下的跳閘時，測距裝置給出了較多的測距信息，尤其在同一故障點跳閘次數(shù)較多的情況下，給出的測距信息更多，作為日常運營中的技術(shù)人員，需要第一時間內(nèi)，結(jié)合開關(guān)的狀態(tài)，確定供電方式，并了解測距裝置的原理等特點，分析具體供電方式下的跳閘測距信息，快速準確篩選出有效的故障點位置，避免故障點查找的盲目性，對縮短日常故障搶修時間，保障接觸網(wǎng)供電可靠性，具有重要意義。

［1］國電南京自動化股份有限公司.WGB-65U微機故障測控裝置技術(shù)說明書【Z】.南京：國電南京自動化股份有限公司，2011.

［2］國電南京自動化股份有限公司.WXB-65A微機饋線保護測控裝置技術(shù)說明書【Z】.南京：國電南京自動化股份有限公司，2009.

責任編輯：王 華

來稿日期：2016-05-20