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(zhǔn)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(yùn)營(yíng)，接觸網(wǎng)跳閘故障對(duì)高速鐵路運(yùn)輸秩序造成了嚴(yán)重的影響，為了縮短故障搶修時(shí)間，避免故障地點(diǎn)查找的盲目性，接觸網(wǎng)跳閘報(bào)文中故障距離準(zhǔn)確性的判斷對(duì)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(zhǔn)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(hù)、過電流保護(hù)和電流增量保護(hù)，同時(shí)AT所配置了失壓保護(hù)，通過對(duì)保護(hù)類型的選擇，保護(hù)動(dòng)作時(shí)限及動(dòng)作值的整定，實(shí)現(xiàn)了各所亭開關(guān)的順序動(dòng)作，快速切除了故障點(diǎn)，并通過SCADA系統(tǒng)同步對(duì)故障電氣量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并送至調(diào)度端進(jìn)行故障點(diǎn)的測(cè)距，準(zhǔn)確判斷故障地點(diǎn)。

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(duì)于一個(gè)永久性故障引起多次的跳閘過程中，由于報(bào)文中給出的故障距離較多，相關(guān)人員有時(shí)無法從中篩選出正確的故障距離，延誤了故障點(diǎn)查找時(shí)間，導(dǎo)致接觸網(wǎng)停電時(shí)間變長(zhǎng)，嚴(yán)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(bào)告及與之類似的情況的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)研究，給出了一些判斷接觸網(wǎng)故障距離準(zhǔn)確性方法與建議。

2　測(cè)距裝置簡(jiǎn)介

寧杭高鐵綜合自動(dòng)化設(shè)備使用國(guó)電南自WXB-65A微機(jī)饋線保護(hù)裝置和WGB-65U微機(jī)故障測(cè)距裝置，前者采用線性電抗比原理進(jìn)行測(cè)距，后者采用吸上電流比原理和線性電抗比原理。對(duì)于故障測(cè)距裝置，如圖1所示，牽引所（SS）處配置2臺(tái)測(cè)距裝置上位機(jī)（A型）分別供上下行2個(gè)方向的供電臂測(cè)距使用，A型測(cè)距裝置根據(jù)阻抗和電流來啟動(dòng)測(cè)距功能；在沿線的AT所（ATP）配置1臺(tái)測(cè)距裝置做為下位機(jī)（B型），分區(qū)所（SP）配置2臺(tái)測(cè)距裝置（B型），B型測(cè)距裝置采用電壓突變或GPS對(duì)時(shí)方式來啟動(dòng)測(cè)距功能，即在收到A型裝置測(cè)距報(bào)文后，根據(jù)報(bào)文中的時(shí)標(biāo)，上送對(duì)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(cè)距系統(tǒng)。

圖1 測(cè)距裝置配置示意圖

國(guó)電南自測(cè)距裝置的運(yùn)行模式為：線路發(fā)生故障，超過定值的饋線保護(hù)裝置啟動(dòng)，出口時(shí)給出阻抗測(cè)距值。故障測(cè)距裝置隨后啟動(dòng)，召取AT所、分區(qū)所數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)，確認(rèn)是全并聯(lián)方式用吸上電流法測(cè)距；確認(rèn)是直供方式用阻抗法測(cè)距。重合失敗時(shí)，饋線保護(hù)裝置再次計(jì)算給出阻抗測(cè)距值，此時(shí)測(cè)距裝置也啟動(dòng)，通過分析數(shù)據(jù)確認(rèn)是直供方式后用阻抗法測(cè)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(duì)故障行別強(qiáng)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(dòng)化設(shè)備為天津凱發(fā)DK3571A測(cè)距裝置和DK3520A饋線保護(hù)裝置，采用的原理和國(guó)電南自唯一不同點(diǎn)在于DK3571A測(cè)距裝置只具備吸上電流比原理的AT測(cè)距法。

3.1典型故障慨況

2014年2月13日14時(shí)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?yàn)榈虑逯梁贾輺|區(qū)間725#支柱的接觸線補(bǔ)償下錨底座上有在建鳥巢，造成短路無法送電。實(shí)際故障距離：9.222 km，公里標(biāo)=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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)際故障地點(diǎn)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(duì)3.1典型故障距離分析

第一跳閘時(shí)，湖州牽引變電所669、670供電單元為全并聯(lián)AT供電方式，國(guó)電南自的故障測(cè)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(cè)距，而饋線保護(hù)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(cè)距，因此故障距離應(yīng)參考故障測(cè)距裝置所測(cè)得故障點(diǎn)距離=9.86 km。

第二次跳閘時(shí)，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(guó)電南自的故障測(cè)距裝置采用線性電抗比測(cè)距原理以及213饋線保護(hù)裝置自帶的單位電抗法所測(cè)得故障距離均在此供電方式下有效，和第一次跳閘故障測(cè)距裝置采用的吸上電流比原理所測(cè)得故障距離差距不大，如表1所示，第一故障測(cè)距裝置吸上電流比原理所測(cè)得的故障點(diǎn)距離=9.86 km，第二次故障測(cè)距裝置線性電抗比原理所測(cè)得的故障點(diǎn)距離=9.29 km，均接近實(shí)際故障距離：9.222 km。表1中第二次跳閘213饋線保護(hù)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(hù)裝置給出故障距離=26.82 km，接近實(shí)際的故障距離=26.532 km，所以饋線保護(hù)裝置在直接供電方式下得到的故障故障距離接近實(shí)際的故障距離。

第三次跳閘時(shí)，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(yùn)行，自耦變壓器中性點(diǎn)存在吸上電流，國(guó)電南自測(cè)距裝置選擇了吸上電流比原理進(jìn)行測(cè)距，該測(cè)距原理不適用于此供電方式，所測(cè)得故障距離無效。如表1所示，故障點(diǎn)距離=2.16 km遠(yuǎn)離實(shí)際的故障點(diǎn)，此時(shí)的故障側(cè)饋線保護(hù)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(diǎn)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(cè)距裝置采用的吸上電流比原理所測(cè)得故障距離，而由于饋線保護(hù)裝置只適用于線性電抗比原理，所測(cè)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(cè)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(hù)裝置所測(cè)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(hù)裝置以及湖熟牽引變電所213饋線保護(hù)裝置所測(cè)得故障距離，這在重合閘不成功情況下，提高故障點(diǎn)準(zhǔn)確性方面最容易忽略的數(shù)據(jù)，也是最有參考價(jià)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(dòng)作情況把對(duì)應(yīng)跳閘時(shí)刻的供電方式和測(cè)距原理搞清楚，測(cè)距原理必須適用于它跳閘時(shí)的供電方式，這樣對(duì)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(cè)距裝置采用時(shí)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(cè)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(cè)距，所測(cè)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(shí)，故障測(cè)距裝置均采用了吸上電流比原理，故測(cè)距無效（表2中，故障距離=18.09 km遠(yuǎn)離實(shí)際的故障點(diǎn)距離20.276 km，表3中，故障點(diǎn)距離=0.00 km也遠(yuǎn)離實(shí)際的東屏分區(qū)所07#供電鋼塔故障點(diǎn)，對(duì)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(hù)裝置所測(cè)的故障點(diǎn)距離，如3.2和3.3故障中，T線故障距離=20.51 km接近實(shí)際20.276 km；如表3，故障測(cè)距=26.82 km，接近實(shí)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(shí)際故障點(diǎn)；表3，二者測(cè)得的故障距離，26.96 km和26.79 km幾乎相同，均靠近實(shí)際的故障距離=26.532 km）。

（3）不能利用慣性思維判斷故障報(bào)告中的故障距離是否有效，相關(guān)人員僅認(rèn)為強(qiáng)送失敗引起的跳閘，測(cè)距裝置所測(cè)得故障距離最為精確，而事實(shí)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(duì)湖州牽引變電所213饋線試送電，故障測(cè)距裝置給出的測(cè)距為2.16 km，而實(shí)際的測(cè)距為9.222 km，大大遠(yuǎn)離了實(shí)際的故障地點(diǎn)，而表3第三次跳閘中，此次數(shù)據(jù)為電調(diào)對(duì)湖熟牽引變電所213饋線試送電，故障測(cè)距裝置給出的測(cè)距為26.79 km，饋線保護(hù)裝置給出的測(cè)距為而實(shí)際的測(cè)距為26.96 km，幾乎接近實(shí)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(shí)，測(cè)距裝置給出了較多的測(cè)距信息，尤其在同一故障點(diǎn)跳閘次數(shù)較多的情況下，給出的測(cè)距信息更多，作為日常運(yùn)營(yíng)中的技術(shù)人員，需要第一時(shí)間內(nèi)，結(jié)合開關(guān)的狀態(tài)，確定供電方式，并了解測(cè)距裝置的原理等特點(diǎn)，分析具體供電方式下的跳閘測(cè)距信息，快速準(zhǔn)確篩選出有效的故障點(diǎn)位置，避免故障點(diǎn)查找的盲目性，對(duì)縮短日常故障搶修時(shí)間，保障接觸網(wǎng)供電可靠性，具有重要意義。

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

［2］國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司.WXB-65A微機(jī)饋線保護(hù)測(cè)控裝置技術(shù)說明書【Z】.南京：國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司，2009.

責(zé)任編輯：王 華

來稿日期：2016-05-20