宁杭高铁接触网跳闸故障距离准确性的判断

徐 成 上海铁路局上海高铁维修段

宁杭高铁接触网跳闸故障距离准确性的判断

徐 成 上海铁路局上海高铁维修段

随着宁杭高铁的建设与运营，接触网跳闸故障对高速铁路运输秩序造成了严重的影响，为了缩短故障抢修时间，避免故障地点查找的盲目性，接触网跳闸报文中故障距离准确性的判断对于保证高速铁路供电可靠性具有重要意义。

接触网跳闸；准确性；故障距离

1　引言

宁杭高铁牵引供电系统采用的是上下行全并联AT供电方式，在此供电方式下，牵引变电所馈线配置了阻抗保护、过电流保护和电流增量保护，同时AT所配置了失压保护，通过对保护类型的选择，保护动作时限及动作值的整定，实现了各所亭开关的顺序动作，快速切除了故障点，并通过SCADA系统同步对故障电气量进行数据采集，并送至调度端进行故障点的测距，准确判断故障地点。

在接触网跳闸发生后，尤其是在接触网重合闸不成功的情况下，对于一个永久性故障引起多次的跳闸过程中，由于报文中给出的故障距离较多，相关人员有时无法从中筛选出正确的故障距离，延误了故障点查找时间，导致接触网停电时间变长，严重降低了高速铁路牵引供电可靠性。本文通过一起典型的跳闸故障报告及与之类似的情况的数据进行详细研究，给出了一些判断接触网故障距离准确性方法与建议。

2　测距装置简介

宁杭高铁综合自动化设备使用国电南自WXB-65A微机馈线保护装置和WGB-65U微机故障测距装置，前者采用线性电抗比原理进行测距，后者采用吸上电流比原理和线性电抗比原理。对于故障测距装置，如图1所示，牵引所（SS）处配置2台测距装置上位机（A型）分别供上下行2个方向的供电臂测距使用，A型测距装置根据阻抗和电流来启动测距功能；在沿线的AT所（ATP）配置1台测距装置做为下位机（B型），分区所（SP）配置2台测距装置（B型），B型测距装置采用电压突变或GPS对时方式来启动测距功能，即在收到A型装置测距报文后，根据报文中的时标，上送对应的交流数据。同一供电臂上的A型和B型装置构成一套完整的测距系统。

图1 测距装置配置示意图

国电南自测距装置的运行模式为：线路发生故障，超过定值的馈线保护装置启动，出口时给出阻抗测距值。故障测距装置随后启动，召取AT所、分区所数据，通过分析数据，确认是全并联方式用吸上电流法测距；确认是直供方式用阻抗法测距。重合失败时，馈线保护装置再次计算给出阻抗测距值，此时测距装置也启动，通过分析数据确认是直供方式后用阻抗法测距。

3　故障慨况

在所有重合闸不成功的接触网跳闸故障中一般以“接触网跳闸后，非故障行别重合闸成功，故障行别后加速跳闸，对故障行别强送电后，再次跳闸”的情况最为典型。在下文中的类似故障参考1中，选自沪杭高铁一次跳闸数据，由于沪杭高铁采用的综合自动化设备为天津凯发DK3571A测距装置和DK3520A馈线保护装置，采用的原理和国电南自唯一不同点在于DK3571A测距装置只具备吸上电流比原理的AT测距法。

3.1典型故障慨况

2014年2月13日14时48分34秒宁杭高铁669、670供电单元跳闸，670单元重合闸成功，669单元重合闸失败。经巡视排查，跳闸原因为德清至杭州东区间725#支柱的接触线补偿下锚底座上有在建鸟巢，造成短路无法送电。实际故障距离：9.222 km，公里标=237.923 km，如表1所示，为故障过程中三次重要跳闸数据。

表1 故障过程中3次重要跳闸数据

3.2类似故障参考1

2015年03月07日09时43分沪杭高铁641、642供电单元（嘉兴南牵引所213、214断路器）跳闸，213断路器重合闸成功，214断路器重合闸不成功。实际故障距离：20.276 km，公里=103.358 km，如表2所示，为故障过程中三次重要跳闸数据。

表2 故障过程中3次重要跳闸数据

3.3类似故障参考2

2014年05月27日00时28分宁杭高铁653、654供电单元（湖熟牵引所213#、214#断路器）跳闸，214#重合闸成功，213#重合闸不成功，实际故障地点为：东屏分区所07#供电钢塔（故障距离=26.532km），如表3所示，为故障过程中三次重要跳闸数据。

表3 故障过程中3次重要跳闸数据

4　对3.1典型故障距离分析

第一跳闸时，湖州牵引变电所669、670供电单元为全并联AT供电方式，国电南自的故障测距装置采用吸上电流比原理适用于该供电方式下的故障测距，而馈线保护装置采用单位电抗法原理不适用于该供电方式下的故障测距，因此故障距离应参考故障测距装置所测得故障点距离=9.86 km。

第二次跳闸时，669、670供电单元中，AT所和分区所自耦变压器已全部解列，上下行四条馈线为直接供电方式，国电南自的故障测距装置采用线性电抗比测距原理以及213馈线保护装置自带的单位电抗法所测得故障距离均在此供电方式下有效，和第一次跳闸故障测距装置采用的吸上电流比原理所测得故障距离差距不大，如表1所示，第一故障测距装置吸上电流比原理所测得的故障点距离=9.86 km，第二次故障测距装置线性电抗比原理所测得的故障点距离=9.29 km，均接近实际故障距离：9.222 km。表1中第二次跳闸213馈线保护装置未给出故障距离，但类似故障参考2中，第二次跳闸馈线保护装置给出故障距离=26.82 km，接近实际的故障距离=26.532 km，所以馈线保护装置在直接供电方式下得到的故障故障距离接近实际的故障距离。

第三次跳闸时，670供电单元为AT供电方式，669供电单元位直接供电方式，由于上行带AT运行，自耦变压器中性点存在吸上电流，国电南自测距装置选择了吸上电流比原理进行测距，该测距原理不适用于此供电方式，所测得故障距离无效。如表1所示，故障点距离=2.16 km远离实际的故障点，此时的故障侧馈线保护装置自带的电抗法适用于故障侧的直接供电方式，未给出故障点距离，故此次跳闸无法确定故障距离。

5　结论与建议

（1）若仅发生一次跳闸，重合闸成功的情况下，只能参考故障测距装置采用的吸上电流比原理所测得故障距离，而由于馈线保护装置只适用于线性电抗比原理，所测得的故障距离，无参考意义；若发生重合闸失败的情况下，一般地，故障测距装置所采用的是线性电抗比原理，若不是，应参考馈线保护装置所测得的故障距离，如表2和表3的第二次跳闸情况，应参考嘉兴南牵引所214馈线保护装置以及湖熟牵引变电所213馈线保护装置所测得故障距离，这在重合闸不成功情况下，提高故障点准确性方面最容易忽略的数据，也是最有参考价值的数据。

（2）在一次跳闸次数较多的情况下，必须结合开关动作情况把对应跳闸时刻的供电方式和测距原理搞清楚，测距原理必须适用于它跳闸时的供电方式，这样对每次跳闸数据里给出的故障距离能够清楚判断是否有效，如沪杭高铁的故障测距装置采用时是天津凯发DK3571A，该设备只具备吸上电流比原理，在表2的第二次跳闸数据中，采用它只能采用AT测距法，没有线性电抗比原理，而该方法不适合在直接供电方式情况下故障测距，所测得故障距离是无效的。如3.2和3.3故障中的第二次在重合闸后的加速出口跳闸时，故障测距装置均采用了吸上电流比原理，故测距无效（表2中，故障距离=18.09 km远离实际的故障点距离20.276 km，表3中，故障点距离=0.00 km也远离实际的东屏分区所07#供电钢塔故障点，对应的故障距离= 26.532 km；在此情况下，因参考此直接供电方式情况下的故障线路侧馈线保护装置所测的故障点距离，如3.2和3.3故障中，T线故障距离=20.51 km接近实际20.276 km；如表3，故障测距=26.82 km，接近实际的故障距离=26.532 km）；同样地，如3.2和3.3故障中的第三次手合在故障线路后的再次跳闸（表2中，故障侧线路给出T线故障距离=19.44 km，接近实际故障点；表3，二者测得的故障距离，26.96 km和26.79 km几乎相同，均靠近实际的故障距离=26.532 km）。

（3）不能利用惯性思维判断故障报告中的故障距离是否有效，相关人员仅认为强送失败引起的跳闸，测距装置所测得故障距离最为精确，而事实并非如此，如表1中的第三次跳闸，此次数据为电调对湖州牵引变电所213馈线试送电，故障测距装置给出的测距为2.16 km，而实际的测距为9.222 km，大大远离了实际的故障地点，而表3第三次跳闸中，此次数据为电调对湖熟牵引变电所213馈线试送电，故障测距装置给出的测距为26.79 km，馈线保护装置给出的测距为而实际的测距为26.96 km，几乎接近实际的故障距离=26.532 km。

6　结束语

全并联AT供电方式下的跳闸时，测距装置给出了较多的测距信息，尤其在同一故障点跳闸次数较多的情况下，给出的测距信息更多，作为日常运营中的技术人员，需要第一时间内，结合开关的状态，确定供电方式，并了解测距装置的原理等特点，分析具体供电方式下的跳闸测距信息，快速准确筛选出有效的故障点位置，避免故障点查找的盲目性，对缩短日常故障抢修时间，保障接触网供电可靠性，具有重要意义。

［1］国电南京自动化股份有限公司.WGB-65U微机故障测控装置技术说明书【Z】.南京：国电南京自动化股份有限公司，2011.

［2］国电南京自动化股份有限公司.WXB-65A微机馈线保护测控装置技术说明书【Z】.南京：国电南京自动化股份有限公司，2009.

责任编辑：王 华

来稿日期：2016-05-20