【正文】 構(gòu)成的行波測距系統(tǒng) PC 電話網(wǎng) M M M M 裝置 裝置 裝置 裝置 M mm 鐵路行波故障測距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 近年來，我單位與山東淄博 科匯電氣有限公司 合作，共同 研究鐵路自閉 /貫通線路行波測距的原理和技術(shù)，并 在我段管內(nèi)呼西配電所、陶卜齊配電所安裝 測距裝置 TXC－ 2020 自閉 /貫通線路行波故障測距系統(tǒng) ，經(jīng)實踐證明，行波故障測距更為精確可靠 。一般做法是在控制中心配置一臺 PC 機(jī)作為行波測距系統(tǒng)主站，與轄區(qū)內(nèi)所有的現(xiàn)場行波測 距裝置構(gòu)成行波測距系統(tǒng)。因此，盡管存在不可檢測區(qū)域，但根據(jù)有關(guān)分析和現(xiàn)場統(tǒng)計，實際故障中其所發(fā)生的比例較小。且設(shè)線路沒有損耗、兩 出線的母線處電壓行波反射系數(shù)為 0，則過渡電阻及故障初相角對檢測可靠性的影響如 圖 03 所示。 以單相接地故障為 例。 圖 02 行波經(jīng)過混合線路變化示意圖 過渡電阻、故障初相角對檢測可靠性的影響分析 為了排除干擾信號的影響，線路兩端檢測裝置對行波的檢測總要設(shè)置一定的幅值門檻。當(dāng)初始電壓行波 U 通過如 圖 02所示一段電纜線路后，理論上其幅值變?yōu)椋? UUZZ ZZU DJ DJ ??? 239。例如， 設(shè)一總長度為 l 的線路中，架空線路長度為 l波速度為 1v ，電纜線路的長度為 12 lll ?? 、波速度為 2v 。行波信號在兩者中的傳播速度也不同，架空線路中接近光速，而電纜中約為光速的一半。在自閉 /貫通線路中，由于線路電阻大、架空電纜混合線路以及線路負(fù)荷的影響，初始行波的衰減和畸變更為嚴(yán)重，使行波到達(dá)時刻的準(zhǔn)確標(biāo)定變得更加困難。 裝置內(nèi)部設(shè)計了一個高穩(wěn)定度晶振構(gòu)成的時鐘，時鐘信號的累積誤差不大于每秒 1us。 時間同步及故障行波脈沖到達(dá)時間檢測 對于雙端 D 型測距方法來說，如果要達(dá)到不少于 500m 的測距分辨率，兩端裝置時間同步精 度應(yīng)該達(dá)到 3us。采用現(xiàn)代微電子技術(shù)可以實現(xiàn)暫態(tài)行波波形的超高速記錄，應(yīng)用高級的數(shù)字信號分析處理方法檢測行波脈沖到達(dá)時刻，具有精確、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn)。同時，已經(jīng)證明， 10kV系統(tǒng)中普遍采用的電磁式 TV可以傳變暫態(tài)行波信號。即無論作為主供端還是備供端，線路 TV 均可以感受線路電壓的變化。為了在線路失壓時實現(xiàn)備用電源自投，任何一端電源的斷路器外側(cè)均裝有 TV（稱為線路 TV），用來測量線路上電壓，一般測量 AB 間及 CB 間線電壓。所以，利用線路已有設(shè)備獲取行波信號是首選之策。進(jìn)入 90 年代，影響行波測距技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題都有了經(jīng)濟(jì)可行的解決方案，行波測距技術(shù)（特別在輸電系統(tǒng)）已趨向成熟，進(jìn)入了商業(yè)化應(yīng)用階段。單端行波故障測距原理暫時還不宜單獨(dú)使用，但可以作為一種輔助的測距原理。 早期 的雙端法 行波故障測距裝置采用載波方式實現(xiàn)線路兩端測距裝置的時間同步，因而難以獲得較高的測距精度。 雙端法行波故障測距原理 N M F (a) (b) )(1 tu? )(tu? t t? 鐵路行波故障測距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 雙端法行波故障測距是利用線路內(nèi)部故障產(chǎn)生的初始行波浪涌到達(dá)線路兩端測量點(diǎn)時的絕對時間之差值計算故障點(diǎn)到兩端測量點(diǎn)之間的距離。 正向 行波浪涌在故障點(diǎn)的反射波返回測量端時表現(xiàn)為反向行波浪涌。 考慮某一單相 系統(tǒng)，如 圖 04 (a)所示，假定 M 端為測量端。因而從線路任一端來看，來自正方向的行波 (如故障點(diǎn)反射波 )即為反向行波，而來自線路背后其 它線路的行波通過母線向本線路的折射波以及來自本線路正方向的行波在母線的反射波都是正向行波。 可見，從頻域來看，三相線路上某一點(diǎn)的 電壓和電流均為經(jīng)過該點(diǎn)的正向和反向行波分量相互疊加的結(jié)果。同時，該方法只能給出故障區(qū)段，而不能給出準(zhǔn)確的故障距離。 但由于其 受故障點(diǎn)過渡電阻、線路分布電容、線路負(fù)荷、電源參數(shù)以及 TA、 TV測量精度的影 響較大，測距誤差大、適應(yīng)能力差。 而當(dāng) F 點(diǎn)發(fā)生小電流接地故障時，靠近故障點(diǎn)的 FTU FTU3 檢測的零序電流幅值大于離故障點(diǎn)較遠(yuǎn)的其它 FTU。 阻抗測距法 對于單端電源供電的線路來說，由故障時母線處測量的電壓 mV? 、電流 mI? 計算得到的等效電抗 XL 或者等效電阻 RL 與母線到故障點(diǎn)線路長度 L 成正比。 發(fā)生單相接地故障時，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)而不會擴(kuò)大。 當(dāng)接地點(diǎn)存在一定過渡電阻時，故障相電壓不再為零，其幅值隨過渡電阻增加而增加。同時，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。且短路點(diǎn)到配（變）電所的距離越長，短路電流越小。 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 /貫通線路由自閉 /貫通母線單獨(dú)供電，其經(jīng)過了調(diào)壓變壓器與常規(guī)母線隔離。自閉線和貫通線自身又均為雙端電源，正常工作時為單電源供電，當(dāng)線路失壓時由對端電源備投。 信號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（自動閉塞）和貫通（電力貫通）兩種線路。 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。 （ 4）方便性 測距裝置應(yīng)便于調(diào)試和使用，故障后能自動給出測距結(jié)果。從實用的角度來看 ，只要絕對測距誤差不超過 1 km 就可以較好地滿足現(xiàn)場要求。 （ 2）準(zhǔn)確性 準(zhǔn)確性是對故障測距裝置最重要的要求，沒有足夠的準(zhǔn)確性就意味著裝置失效。 （ 3） 分析故障發(fā)生的原因，并采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。 由此可見，對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，對故障點(diǎn)的及時、準(zhǔn)確定位就顯得尤為重要。為此， 對故障點(diǎn)及時、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)驗上，探索行波故障測距的 原理及在自閉 /貫通線路上的應(yīng)用 。線路長期暴露在自然中，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、維修帶來極大的不便 。因此對自閉 /貫通線路的可靠供電就顯得尤為重要。為鐵路安全運(yùn)行提供了保證。 鐵路行波故障測距技術(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，是指裝置在故障發(fā)生后能可靠的測量出故障點(diǎn)的位置，不應(yīng)由于任何原因而拒動；其二為不誤動，是指裝置在受到各種干擾時不能錯誤地發(fā)出測距的指示或信號。故障測距只要能夠定位到絕對誤差不超過 300 m 就非常理想。 （ 3）經(jīng)濟(jì)性 測距裝置應(yīng)具有較高的性能價格比，且其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用要低。但同時受各種條件限制，傳統(tǒng)的故障定位方法效果均不理想。由于涉及到行車安全，對信號電源供電的可靠 性要求非常高。貫通線還兼為沿線小型車站的工作和生活供電。有些地方為了消除分布電容引起的線路過電壓，在線路中加有三相對地電抗負(fù)荷以平衡電容電流。即任何時刻，自閉 /貫通線路均可認(rèn)為是單出線、長距離系統(tǒng)。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。 小電流接地故障特征 對于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地（金屬性）故障時，故障相對地電壓降低為零，兩個健全相對地電壓升高 3 倍（等于各自對故障相間的線電壓），同時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。隨著線路中電纜的增加，接地電流也有所增加。 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，增加了供電的可靠性，也為故障查找、維修提供了寶貴的時間。 鐵路行波故障測距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 對于自閉 /貫通線路故障定位或測距問題，曾有專家嘗試過阻抗原理測距技術(shù)，近年隨著線路自動化的推廣出現(xiàn)了利用 FTU 進(jìn)行故障定位的方法。 在 圖 02 所示線路中，當(dāng) F 點(diǎn)發(fā)生短路故障時，故障點(diǎn)上游的 FTU1 和 FTU2可檢測