【正文】 鐵路行波故障測(cè)距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 鐵路行波故障測(cè)距技術(shù) 的研究 摘 要： 自閉 /貫通線路沿鐵路線狹長(zhǎng)分布，沿線地質(zhì)和氣象條件復(fù)雜。線路長(zhǎng)期暴露在自然中，經(jīng)受著風(fēng)、雨、雷、電、污、霧的侵害，是鐵路供電系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié) , 故障往往發(fā)生在狂風(fēng)、暴雨等惡劣天氣中，這給故障的查找、維修帶來(lái)極大的不便 。為此， 對(duì)故障點(diǎn)及時(shí)、準(zhǔn)確定位的研究就顯得尤為重要 ，本文在借鑒地方電網(wǎng)已有的成熟經(jīng)驗(yàn)上，探索行波故障測(cè)距的 原理及在自閉 /貫通線路上的應(yīng)用 。 關(guān)鍵詞： 自閉 /貫通線 ； 行波故障 測(cè)距 ； 研究與應(yīng)用 /貫通線路故障測(cè)距的作用及意義 自閉 /貫通線路是鐵路電力系 統(tǒng)的重要組成部分，肩負(fù)著為鐵路信號(hào)設(shè)備可靠供電的艱巨任務(wù)。 信號(hào)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn) 是 確保列車正常準(zhǔn)點(diǎn) 、 安全運(yùn)行 的 重要保證，隨著鐵路信號(hào)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，鐵路信號(hào)已成為提高運(yùn)輸效率，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸管理自動(dòng)化和列車運(yùn)行自動(dòng)控制以及改善鐵路員工的勞動(dòng)條件的重要技術(shù)手段。因此對(duì)自閉 /貫通線路的可靠供電就顯得尤為重要。 由此可見(jiàn)，對(duì)于供電可靠性要求非常高的鐵路自閉 /貫通線路，在線路極易發(fā)生故障，且故障的查找、維修十分不便的情況下，對(duì)故障點(diǎn)的及時(shí)、準(zhǔn)確定位就顯得尤為重要。其重要性可表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面： （ 1）準(zhǔn)確的測(cè)量出故障點(diǎn)，可 以節(jié)省人工尋找故障點(diǎn)位置所消耗的大量人力、物力、財(cái)力。 （ 2）可以縮短故障修復(fù)時(shí)間，提高供電的可靠性，減少停電損失。為鐵路安全運(yùn)行提供了保證。 （ 3） 分析故障發(fā)生的原因，并采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。對(duì)于占絕大多數(shù)的瞬時(shí)性故障，可以區(qū)分是雷電過(guò)電壓造成的故障還是線路絕緣子老化造成的故障以及其他原因造成的故障，并采取有效措施，清除存在的隱患，避免事故的再一次發(fā)生，可以大大節(jié)省檢修時(shí)間和費(fèi)用。 根據(jù)故障測(cè)距的目的和作用，測(cè)距裝置應(yīng)該在可靠性、準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性、方便性等方面滿足一定的要求。 鐵路行波故障測(cè)距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 （ 1）可 靠性 可靠性包含兩方面的內(nèi)容：其一為不拒動(dòng)，是指裝置在故障發(fā)生后能可靠的測(cè)量出故障點(diǎn)的位置，不應(yīng)由于任何原因而拒動(dòng)；其二為不誤動(dòng)，是指裝置在受到各種干擾時(shí)不能錯(cuò)誤地發(fā)出測(cè)距的指示或信號(hào)。 （ 2）準(zhǔn)確性 準(zhǔn)確性是對(duì)故障測(cè)距裝置最重要的要求，沒(méi)有足夠的準(zhǔn)確性就意味著裝置失效。準(zhǔn)確性一般用測(cè)距誤差來(lái)衡量，包括絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差，絕對(duì)誤差以長(zhǎng)度表示，相對(duì)誤差用相對(duì)于線路全長(zhǎng)的百分比來(lái)表示。 由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等因素的限制，測(cè)距誤差不可能做到太小。故障測(cè)距只要能夠定位到絕對(duì)誤差不超過(guò) 300 m 就非常理想。從實(shí)用的角度來(lái)看 ，只要絕對(duì)測(cè)距誤差不超過(guò) 1 km 就可以較好地滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。 故障測(cè)距的準(zhǔn)確性與可靠性是有關(guān)聯(lián)的，可靠性是準(zhǔn)確性的前提條件，離開可靠性來(lái)談?wù)摐?zhǔn)確性是沒(méi)有意義的。另一方面，如果測(cè)距誤差太大，比如超過(guò)線路全長(zhǎng)的 20%，則可以說(shuō)測(cè)距結(jié)果是不可靠的。 （ 3）經(jīng)濟(jì)性 測(cè)距裝置應(yīng)具有較高的性能價(jià)格比，且其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用要低。 （ 4）方便性 測(cè)距裝置應(yīng)便于調(diào)試和使用，故障后能自動(dòng)給出測(cè)距結(jié)果。 /貫通線路故障特征及傳統(tǒng)測(cè)距方法 鐵路自閉 /貫通線路由單獨(dú)母線供電，中性點(diǎn)一般為不接地系統(tǒng)。對(duì)于頻繁發(fā)生的單相接地故障（俗稱 小電流接地故障），故障電流較小，易于故障電弧熄滅形成瞬時(shí)性故障，且系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行，保證了供電的可靠性。但同時(shí)受各種條件限制，傳統(tǒng)的故障定位方法效果均不理想。 自閉 /貫通線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 鐵路電力系統(tǒng)（自閉 /貫通線路）是地方電力系統(tǒng)的延伸，具有電力系統(tǒng)的一般特點(diǎn)，但又有其特殊性。 鐵路自動(dòng)閉塞行車制度是通過(guò)信號(hào)機(jī)將站間區(qū)間分為若干閉塞區(qū)間，每個(gè)閉塞區(qū)間同時(shí)只允許有一列車通行以保障行車安全。采用自動(dòng)閉塞后，可以大大縮鐵路行波故障測(cè)距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 短列車運(yùn)行的時(shí)間間隔，提高行車速度和通行密度。由于涉及到行車安全，對(duì)信號(hào)電源供電的可靠 性要求非常高。 信號(hào)電源的高壓線路一般為中性點(diǎn)不接地的 10kV 系統(tǒng)，主要包括自閉（自動(dòng)閉塞）和貫通（電力貫通）兩種線路。自閉 /貫通線路長(zhǎng)度一般條件下為 4060km，特殊情況下（沒(méi)有合適電源或者跨所供電）可達(dá)上百公里。自閉線專為鐵路沿線信號(hào)設(shè)備提供電源，當(dāng)其發(fā)生故障時(shí)由貫通線備投。貫通線還兼為沿線小型車站的工作和生活供電。自閉線和貫通線自身又均為雙端電源，正常工作時(shí)為單電源供電，當(dāng)線路失壓時(shí)由對(duì)端電源備投。自閉 /貫通線路結(jié)構(gòu)如 圖 01 所示。 CBCB上行線下行線 貫通 線CB控制箱 控制箱CB配電所甲配電所乙自閉母線貫通母線 貫通母線自閉母線CBCBCBCB自閉線 圖 01 鐵路自閉 /貫通線路結(jié)構(gòu)示意圖 由于信號(hào)設(shè)備負(fù)荷較小，自閉 /貫通線路對(duì)地分布電容電流所占比重較大，尤其是在電纜較長(zhǎng)的情況下甚至超過(guò)負(fù)荷電流。有些地方為了消除分布電容引起的線路過(guò)電壓，在線路中加有三相對(duì)地電抗負(fù)荷以平衡電容電流。 自閉 /貫通線路由自閉 /貫通母線單獨(dú)供電，其經(jīng)過(guò)了調(diào)壓變壓器與常規(guī)母線隔離。通常，自閉 /貫通母線只為一側(cè)自閉 /貫通線路供電。只在特殊情況下 ，才可能為兩側(cè)自閉 /貫通線路同時(shí)供電，而此時(shí)可將兩側(cè)的自閉 /貫通線路在邏輯上看作一條線路。即任何時(shí)刻，自閉 /貫通線路均可認(rèn)為是單出線、長(zhǎng)距離系統(tǒng)。 線路兩端的配（變）電所電源取自地方電力系統(tǒng)，進(jìn)線電壓等級(jí)一般為110kV、 35kV、 10kV，其中 10kV 應(yīng)用最為廣泛，為雙電源供電互為備用。 自閉 /貫通線路故障特征 自閉 /貫通線路發(fā)生短路或小電流接地故障時(shí)，產(chǎn)生的工頻故障電壓電流特CB1～ CB8 為出線斷路器： 分位 合位 鐵路行波故障測(cè)距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 征與地方配電網(wǎng)基本相同。 短路故障 兩相或三相短路故障時(shí)，短路相電壓顯著降低，同時(shí)產(chǎn)生較大的短路電流。由于調(diào)壓變壓 器的隔離作用，同等條件下短路電流將比地方電網(wǎng)的要小。且短路點(diǎn)到配（變）電所的距離越長(zhǎng)，短路電流越小。其中，出口故障時(shí)短路電流約在300A 左右，而線路末端故障時(shí)短路電流約在 50A 左右甚至更低。 由于故障電流較大，需要及時(shí)切除故障線路以免損壞其它電力設(shè)備。 小電流接地故障特征 對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地（金屬性）故障時(shí)，故障相對(duì)地電壓降低為零，兩個(gè)健全相對(duì)地電壓升高 3 倍（等于各自對(duì)故障相間的線電壓），同時(shí)三相電壓的相位也發(fā)生變化，使三相之間的線電壓仍 然保持不變。同時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓，零序電壓等于故障前故障相電壓的反相電壓。 伴隨零序電壓，系統(tǒng)將出現(xiàn)零序電流，其幅值等于故障點(diǎn)故障電流的三分之一，而故障電流等于自閉 /貫通線路對(duì)地分布電容電流。對(duì)于架空線路構(gòu)成的自閉 /貫通線路，接地故障電流一般在 5A 以內(nèi)。隨著線路中電纜的增加，接地電流也有所增加。 當(dāng)接地點(diǎn)存在一定過(guò)渡電阻時(shí)，故障相電壓不再為零，其幅值隨過(guò)渡電阻增加而增加。相應(yīng)的，健全相電壓的變化量以及系統(tǒng)零序電壓、零序電流則隨之減小。但三相線路之間電壓關(guān)系、零序電壓與零序電流間的關(guān)系仍保持不變。 由于接地 故障后三相線路之間仍然保持電壓平衡，且故障電流微弱，系統(tǒng)可帶故障繼續(xù)運(yùn)行 1～ 2 小時(shí)，增加了供電的可靠性，也為故障查找、維修提供了寶貴的時(shí)間。 發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于調(diào)壓器的隔離作用，其兩側(cè)互不影響，使故障范圍僅局限于本線路內(nèi)而不會(huì)擴(kuò)大。 傳統(tǒng)故障測(cè)距及定位方法 由于線路結(jié)構(gòu)不同，自閉 /貫通線路的故障處理要求也有所不同。如發(fā)生單相接地故障時(shí)，不同于地方電網(wǎng)傳統(tǒng)要求的選擇故障線路，而要求能夠?qū)崿F(xiàn)故障快速定位、隔離，并恢復(fù)健全區(qū)段的供電。 鐵路行波故障測(cè)距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 對(duì)于自閉 /貫通線路故障定位或測(cè)距問(wèn)題，曾有專家嘗試過(guò)阻抗原理測(cè)距技術(shù)，近年隨著線路自動(dòng)化的推廣出現(xiàn)了利用 FTU 進(jìn)行故障定位的方法。 阻抗測(cè)距法 對(duì)于單端電源供電的線路來(lái)說(shuō)，由故障時(shí)母線處測(cè)量的電壓 mV? 、電流 mI? 計(jì)算得到的等效電抗 XL 或者等效電阻 RL 與母線到故障點(diǎn)線路長(zhǎng)度 L