一例误差较大的AT吸上电流比测距报告分析

李卫民，张吉斌



一例误差较大的AT吸上电流比测距报告分析

李卫民，张吉斌

针对南同蒲铁路霍州变电所保护跳闸故障测距报告，从理论上分析导致误差较大的原因，并提出解决方案。

吸上电流；故障测距；误差

0 引言

南同蒲铁路为既有电气化改造铁路，采用上下行末端不并联的AT供电方式，故障点测距采用AT吸上电流比测距原理。2017年2月24日发生了一起T线短路故障，实际故障位置在AT所附近，故障点测距报告显示的公里标与实际位置相差较大，达4 km多。鉴于该次短路故障位置的特殊性，有必要对产生误差的原因进行详细分析，以期为牵引供变电技术人员提供参考和借鉴。

1 保护动作情况

2017年2月24日22：12：13，霍州变电所冷泉上行212馈线电流速断保护动作跳闸，重合闸失败。

故障参数：T线电压13.05 kV，F线电压 12.9 kV，T线电流2 782 A，F线电流1 743 A，线路阻抗角73.4°，电阻1.61W，电抗5.4W。测距报告公里标K540+400，位置在霍州变电所—南关AT所区间，距离AT所2.68 km处。实际故障点公里标K536+230，在南关AT所—冷泉分区所区间，距离AT所1.49 km处。测距误差4.17 km。

各所中心公里标：霍州变电所K549+800，南关AT所K537+720，冷泉分区所K514+920。

区间长度：第一区间霍州变电所—南关AT所距离12.08 km。第二区间南关AT所—冷泉分区所距离22.80 km。故障供电臂示意图见图1。

图1 故障供电臂示意图

2 故障测距报告及电流分布图

霍州变电所故障测距装置测距报告：上行T-R故障，AT测距动作。故障距离9.56 km，公里标K540+400，电阻1.72W，电抗5.47W，211 T线电流175 A，211 F线电流178 A，212 T线电流 2 782 A，212 F线电流1 743 A，1#AT吸上电流 353 A，2#AT吸上电流1 039 A，AT吸上总电流691 A。

南关AT所故障测距装置测距报告：1#AT吸上电流331 A，2#AT吸上电流3 015 A，AT吸上总电流3 344 A。

冷泉分区所故障测距装置测距报告：1#AT吸上电流43 A，2#AT吸上电流454 A，AT吸上总电流490 A。

故障电流分布见图2。

距离9.56 km 公里标K540+400 总馈出4 525 A 总吸上4 508 A 短路电流4 525 A

3 测距误差分析

图3为吸上电流与线路长度关系示意图。变电所、AT所、分区所均为故障点提供电源，为短路电流，1、2、3为各所吸上电流，则

=1+2+3

从图2故障电流分布图可以得到验证。

图3 吸上电流与线路长度关系

设各所至故障点线路等效阻抗分别为1、2、3，忽略自耦变压器漏抗影响，它们与线路长度近似呈正比关系。所以吸上电流与等效阻抗呈反比，即与线路长度呈反比。

实际故障距变电所距离为549.8-536.23 = 13.57 km。第一区间长度为12.08 km，第二区间长度为22.80 km，故障点在AT所附近。因为第二区间长度是第一区间长度的近2倍，根据以上分析，忽略自耦变压器漏抗影响，线路等效阻抗与线路长度呈正比关系，第二区间的等效阻抗约为第一区间等效阻抗的2倍。电流值和阻抗值呈反比，所以流回分区所的吸上电流较小。

利用吸上电流比测距原理判断故障区间的原则是选择吸上电流最大和次大之间的区间，该次跳闸变电所吸上电流为1 039 A，AT所吸上电流为 3 015 A，分区所吸上电流为454 A。根据程序逻辑，将故障区间判定为第一区间。利用 1 039 A和 3 015 A两个吸上电流值参与测距计算，从而导致较大误差。测距公式为

式中，L为第个AT所距变电所的距离；D为第个至第+1个牵引所间距；I、I+1分别为第个和第+1个牵引所AT中性点吸上电流；Q、Q+1为第、+1个牵引所漏抗，变电所取9，AT所、分区所取8。

如果故障测距装置判断故障区间为第二区间，参与计算的吸上电流为3 015 A和454 A，将数据代入式（1），得= 13.46 km，即故障距离为 13.46 km，对应公里标为K536+340（549.80-13.46 = 536.34 km），误差缩小为536.34-536.23 = 0.11 km。

通过以上分析可知，误差较大的原因是故障测距装置判错故障区间，而其原因为AT吸上电流比测距法存在缺陷：对AT区间分布极不均匀，同时故障点又位于AT所附近，吸上电流受区间线路阻抗影响较大，很容易判错区间。

4 解决措施

（1）根据理论计算和其他电气化铁路短路试验数据，在AT所附近的短路故障由于受区间长度、AT变压器漏抗等因素影响，吸上电流比测距法确实存在判错区间的情况。所以在目前运行的全并联供电模式的线路中，应采用横联线电流比测距法对该问题进行修正。

（2）由于目前南同蒲铁路运行模式的特殊性（AT所和分区所均未并联），只能采取吸上电流比测距法进行故障测距。鉴于该情况，在查看故障点测距报告时，若发现AT所吸上电流特别大，首先应对故障点测距报告持怀疑态度，需立即采用另一组吸上电流数据计算故障公里标，使用2个公里标（故测装置给出的公里标和手工计算的公里标）提示现场人员巡查设备故障，避免由于测距装置判错区间引起较大误差并误导现场巡查故障点。

（3）故障测距装置生产厂家按照上述思路，对故障测距程序进行升级，在AT所吸上电流特别大时，提供可信度分级的2组故障点公里标数据，以供现场人员参考。

（4）采用分区所末端并联供电方式，对应采用上下行电流比方法进行测距。上下行电流比测距法不受故测通道、AT变漏抗、区间长度分布不均等因素影响，是比较成熟、可靠的测距方法。

5 结论

（1）对于AT区间分布不均，尤其是区间长度相差悬殊的电气化铁路区段，建议不采用AT吸上电流比测距法进行故障测距，以防止故障点出现在AT所附近时，测距装置误判故障区间，造成较大测距误差。

（2）在既有线改造的AT供电电气化铁路设计中，应考虑尽量均匀分布AT区段长度，以利于AT吸上电流比测距法的正常应用。

[1] 曹建猷. 电气化铁道供电系统[M]. 北京：中国铁道出版社，1993.

On the basis of fault location reports for protection tripping of Huozhou substation on south section of Datong-Puzhou railway, causes of big errors are analyzed theoretically and resolution schemes are proposed accordingly.

Boosting current; fault location; error

10.19587/j.cnki.1007-936x.2017.05.019

U223.8

B

1007-936X(2017)05-0084-02

李卫民.大秦铁路股份有限公司侯马北供电段，工程师；张吉斌.大秦铁路股份有限公司侯马北供电段，工程师。

2017-04-06