对京广高铁AT故标问题的分析

王彦荣，李文起，秦晓伟，罗长久

对京广高铁AT故标问题的分析

王彦荣，李文起，秦晓伟，罗长久

通过对京广高铁变电所AT故标发生的诸多问题的分析，找到了发生问题的原因，制定了针对性的完善措施并组织实施，效果良好，大大提高了故标的精度。可供新建高速铁路的验收借鉴和新开通高速铁路的运行管理参考。

变电所；故标；问题；分析；完善

0 引言

在高速铁路和客运专线中，一般多采用全并联AT供电方式，与之相对应的AT故障标定装置（以下统一简称AT故标）综合采用AT中性点吸上电流比测距原理和电抗法测距原理来实现，即重合成功时采用吸上电流比测距原理，重合失败或通道故障时采用电抗法测距原理。AT故标指示的故障点距离（位置）的准确与否直接影响到接触网故障点的查找，影响到故障延时的长短，因此，故标的作用变得越来越重要。石家庄供电段管辖的京广高铁自开通运营以来，接触网发生了多起跳闸，大多数跳闸故标指示比较准确，但也有部分跳闸存在指示距离误差大、故障类型错误等一系列问题，影响了接触网的故障查找，客观上造成供电事故发生后不能迅速抢修，直接影响了高速铁路的正常运输。

1 京广高铁AT故标存在的问题

（1）AT故标电抗法和吸上电流比测距误差均大。2014年2月11日石家庄变电所213#馈线送电时跳闸，重合闸未启动，AT故标电抗法测距误差2.083 km。2014年3月12日，石家庄变电所213#、 214#开关跳闸，AT故标吸上电流比测距误差0.92 km。

（2）AT故标对故障电流测量显示不正常。2014年4月20日，定州东变电所211#、212#断路器跳闸，AT故标指示上行T线故障，但变电所212#馈线F线故障电流为2 011 A，大于其T线电流1 358 A，AT故标对故障电流的显示明显错误。

（3）AT故标对故障类型指示错误。2014年4月22日，保定东变电所213#、214#断路器跳闸。AT故标指示上行T线故障，现场检查发现，靳庄AT所上下行联络隔离开关W12的F极绝缘子处有烧伤痕迹，即AT故标指示的故障类型明显错误。

2 京广高铁AT故标简介

京广高铁石家庄供电段管内AT故标采用了2个厂家的不同测距装置，石家庄变电所以南即石郑段采用的是天津凯发生产的DK3571A型电铁故标装置；石家庄变电所以北（包括石家庄变电所）即京石段采用的是成都交大许继生产的WCK-892GC型电铁故标装置。2个厂家测距均采用吸上电流比原理，但计算方法不同。下文作一具体分析。

（1）天津凯发AT故标计算方法。

故障距离L算法：

实际有2个区间，若故障发生在第一区间，则式（1）可改写为

若故障发生在第二区间，则式（1）可改写为

式中，L为故障点距变电所馈线断路器出口的距离（包括供电线）；D1为变电所距AT所的距离；D2为AT所与分区所之间的距离；Iss，I1，I2分别为变电所、AT所与分区所中性点的吸上电流和；Qss，Q1，Q2分别为变电所、AT所与分区所的漏抗值；Kss，K1，K2分别为变电所、AT所与分区所的电流分布系数。对标准区间线路K = 1.0。

（2）交大许继AT故标计算方法。

测距公式为

式中，k、k+1为故障AT段两端的吸上电流编号；Di为各AT段长度；χi为各分段点距离；Qn为各分段点出故障时的吸上电流比。

从上述故障距离的计算公式可以看出，影响故标指示误差的因素基本相同，具体如下：

a.线路原始参数整定。包括变电所-AT所距离、AT所-分区所距离、供电线长度、电缆长度等。

b.计算系数。凯发AT故标计算中包括各个所漏抗Qss、Q1、Q2和各个所电流分布系数Kss、K1、K2；交大许继AT故标计算中将每个区间分4段，每段的吸上电流比Qn。

c.换算公里标参数。包括变电所公里标、修正距离和公里标方向等。变电所公里标交大许继指变电所位置的公里标，凯发指变电所出口上网点的公里标。

3 京广高铁AT故标存在的问题

下面从故障数据分析、现场检查测试、测距原理等几方面，分析AT故标存在的诸多问题产生的原因。

3.1 故障数据分析和现场检查测试

以定州东变电所211#、212#馈线2014年4月20日跳闸数据为例。各所电流值分布见表1。从表1可以看出，变电所总馈出电流6 716 A，总吸上电流6 711 A，总短路电流6 120 A，AT所吸上电流3 930 A，分区所吸上电流1 513 A。由此得出：

（1）总馈出电流和总吸上电流基本相等，总短路电流比理论计算电流小600 A左右，电流关系不平衡。

（2）AT所、分区所吸上电流与理论计算值基本相等。

（3）各所上行F线电流If2不平衡。即AT所It2电流最大，变电所If2电流最大。根据交大许继AT故标原理，变电所故标装置T、F线接反后，不影响AT所-分区所吸上电流的计算结果，对故标指示距离没有影响，但影响故障类型指示结果。据此判断为变电所AT故标装置交流电流回路212T线、212F线二次回路接反，现场检查是肯定的。

表1 定州东变电所馈线故障时各所电流值表

3.2 原因分析

从上述2个厂家的测距公式和定州东变电所跳闸数据分析及现场检查可以看出，造成AT故标诸多问题的原因有以下几方面：

（1）故标指示距离误差大的产生原因。

a.AT故标的线路原始参数整定错误。主要表现在两点：一是供电线长度没有计算在内，如石家庄变电所213#、214#馈线AT故标中，电抗法测距参数设置时未计算变电所馈线出口1.18 km供电线长度。二是变电所-AT所、AT所-分区所距离计算错误，与实际相差较大。如保定东变电所211#、212#馈线变电所-孙村AT所距离和实际距离相差近3 km。

b.计算系数整定不合理。对石郑段的天津凯发故标装置来说，主要是变电所AT漏抗、子所AT漏抗和子所的AT电流分布系数设定不合理；对京石段的交大许继故标装置来说，主要是吸上电流比Q值设定不合理，计算时小数点只取2位，没有四舍五入功能，造成个别情况下计算误差较大；分段长度与实际出入较大。

c.检压方式和程序判定不匹配。交大许继的AT故标在开通之初只采集了T线电压，程序默认U1为下行T线电压，U2为上行T线电压。2013年4月多次大风造成F线故障时，因AT故标电抗法测距指示误差较大，且阻抗角为负值，厂家于当年6月份调整了测距装置接线，将U2改接为F线电压。但从新安村变电所211#、212#馈线2014年3月25日的跳闸数据来看，虽然接线进行了调整，但装置内部程序对电压的判断并未进行修改，T线故障应取U1，实际计算时取的是F线电压U2。

d.AT故标误差精度调整难度大。京广高铁输入的各种技术参数都是参照武广高铁得来的经验值，与京广高铁实际情况不相符，造成较大的误差。

影响故标测距的因素比较多，现场又无法在3个所同时加压加流进行测距试验验证，只能通过实际跳闸后的指示情况进行逐步的修正。因此，AT故标误差精度调整难度比较大。

（2）故标线别判断错误。经过理论分析和现场检查认为，造成T线或F线故障类型判定错误的主要原因是部分AT故标电流回路接线不正确，如T线与F线电流回路接反。通过故障跳闸后现场检查，发现靳庄AT所GIS柜内部T线和N线接反，北白楼分区所、定州东变电所馈线GIS柜内部AT故标装置电流回路的T线和F线接反。

（3）AT故标故障率高。由于AT吸上电流比型故标结构复杂，既涉及到变电所、AT所、分区所数据采集，又涉及到它们之间的通道系统。上述任何一处发生问题，AT吸上电流比型故标就将无法正确指示故障点距离。实际运行证明，AT吸上电流比型故标故障率相对很高。

4 解决措施及效果

4.1 解决措施

针对上述原因，北京铁路局石家庄供电段与路局供电处组织AT故标厂家召开了京广高铁AT故标分析研讨会，共同制定了解决AT故标各种问题的措施。具体如下：

（1）重新核对京广高铁全线线路的原始参数，对误差大的进行调整。根据接触网上网点隔离开关的公里标、供电线长度、电缆长度重新核对线路的原始参数，确保原始数据准确无误。将故障点指示距离误差较大的馈线作为参数核对的重点，发现AT故标装置整定的线路参数与实际情况相差较大时，及时组织相关检修车间进行调整。

（2）检查电流回路接线，组织调整错误接线。对已分析发现的多处接线错误，立即组织相关检修车间利用夜间停电天窗时间，对接线进行检查核对，对错误的接线进行调整。后续利用京广高铁检修试验的时机，安排各检修车间对全线AT故标交流电流回路进行检查、核对，发现问题及时调整。

（3）加强跳闸分析，随时调整AT故标的各种系数。对京广高铁开通以来变电所误差较大的跳闸数据进行统计分析，对整定不合理的各种系数进行调整。如将石家庄变电所213#、214#馈线AT故标的电流分布系数由1改为1.2、漏抗系数由7改为10。

（4）组织厂家对故标程序和接线进行完善。针对交大许继故标存在的2个问题，采取如下完善措施：一是Q值计算时小数点四舍五入取2位；二是将京石段各变电所AT故标装置输入电压统一调整为U1接T线、U2接F线。三是改变检压方式，同时采集T线和F线电压。对AT故标装置程序进行修改完善，使电抗法测距计算电压能根据故障性质自动选择T线电压或F线电压，实现电压的自动判别。

4.2 措施实施及效果

2014年5月底针对京广高铁全线AT故标按上述措施进行了全面排查整治，包括错误接线调整、线路参数核对调整、故标系数调整、故标程序和接线完善，效果显著，实现了科学检压和合理判断，故标误差明显减小，再未发生故障类型指示错误等问题。举例说明如下：

（1）石家庄变电所213#、214#馈线AT故标装置。2014年4月15日，对石家庄变电所213#、214#馈线AT故标装置各项参数进行了调整。2014年4月16日8：31，石家庄变电所213#、214#馈线跳闸，重合成功。故标指示K284+900，跳闸实际故障点242#（K285+216）支柱，误差为0.316 km，比调整前的0.92 km减小了0.604 km。

（2）定州东变电所211#、212#馈线AT故标装置于2014年4月25日组织对定州东变电所211#、212#馈线AT故标参数进行了调整，对错误接线进行了调整。5月8日6：38定州东变电所211#、212#跳闸，指示故障点在K184+350，实际故障点在K184+497，误差0.147 km，比调整前的误差0.975 km减小了0.828 km。

5 结语

鉴于高速铁路运行的特殊性，故障发生后线路快速恢复行车至关重要，而作为指导接触网进行故障查找的AT故标的作用也变得更为突出和关键。特提出如下几点对AT故标的改进措施和注意事项，希望对新开通高铁线路有所帮助和提示。

（1）故标装置整定的原始线路参数正式开通前应进行核对。核对以施工结束后的接触网实际线路参数为准，不能以设计图为准。

（2）故标装置应将T线电压和F线电压全部接入，这样在F线故障重合失败使用电抗法测距时，不会因电压采集错误造成指示误差过大。

（3）由于AT故标涉及多个所亭，无法进行模拟试验。开通前验收时，要注意检查AT故标装置交流电流回路的接线，特别是GIS柜内交流电流回路的接线，防止接线错误。

[1] 天津凯发电气股份有限公司.DK3571A电铁故障测距装置技术说明书.

[2] 成都交大许继有限公司.WCK-892GC AT故障测距装置说明书.

The article analyses the problems of the AT power supply fault locator, JingGuang High Speed Railway. We found the reasons of these problems, and drafted specific measures. These measures created a positive effect, improved the accuracy of fault locator. The article can be a reference for new High Speed Railway’s acceptance check and operation managements.

Traction substation; fault location; problems; analyze; improve

U226.8+1

B

1007-936X(2015)01-0001-04

2014-06-21

王彦荣.北京铁路局石家庄供电段，高级工程师，电话：13722862206；

李文起.北京铁路局石家庄供电段，高级工程师；

秦晓伟，罗长久.北京铁路局石家庄供电段，工程师。