高速铁路牵引供电电压在线监测方法探析

徐圣轩

摘 要： 随着经济和科技水平的快速发展，牵引供电是当前高速铁路供电的主要方式，通常情况下，人们会将牵引供电电压控制在27.5kV，在此过程中，由于现阶段的牵引电压等级正在不断升高，供电系统很容易出现故障。在电力系统运作过程中，工作人员能够通过对高速铁路牵引供电的在线监测来及时发现故障原因，保证列车的安全行驶。

关键词： 高速铁路;牵引供电;在线监测

【中图分类号】U223     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）04-0190-01

引言：高速铁路牵引供电电压的在线监测能够提升高速铁路系统运作水平。在高速铁路牵引供电中，工作人员通过保证设备性能稳定、减少误差、监测系统运行状态、增强检测结果的准确性，能够实现对电压的在线监测，从而进一步优化高速铁路系统的运行效果。

1 在線监测法在高速铁路牵引供电电压检测中的优势

现阶段，在线监测法在高速铁路牵引供电电压检测中的优势主要体现在以下几方面：第一，误差小，相关的对比试验表明，高速铁路牵引供电电压的在线监测的误差小于百分之0.01，因此在线监测法的准确率比较高;第二，成本低，由于在线监测法的结构比较简单，没有复杂的耦合关系，在检测过程中投入的成本也比较少，有助于提高高速铁路的运营效果;第三，有效抑制故障问题扩大，传统检测法的结构复杂，在实施上具有很大的局限性，误差也比较大，而在线监测法操作比较便捷，因此工作人员能够利用在线监测法迅速、准确地找到故障的原因，从而避免故障问题的进一步扩大，提高了铁路系统运作的安全性。综上所述，在线监测法在高速铁路牵引供电电压检测中的优势体现在误差小、成本低、有效抑制故障问题扩大等方面。

2 影响供电电压质量的因素

电网规划、改造相对滞后。随着社会经济的发展，用户的用电设备激增，负荷增长非常快。由于电网规划、建设相对滞后，线路、台区配套不到位，出现配变重过载、线路重过载、线路残旧、台区供电半径较长、导线线径偏小等情况，造成线路的电压降较大，用户端电压质量较差。用户负荷影响。用户负荷的种类繁多，特别是大功率电动机、电弧炉、供氧机、整流器等负荷，这些负荷会对电网产生无功冲击、多次谐波、负序等干扰性的负面影响，并且这些负面影响还可以经过电网线路连接点影响其他用户，给用户带来冲击性的电压干扰。配变的峰谷差过大。用户负荷会随用户生产流程与昼夜、季节的变化而改变，导致配变的峰谷差过大。用电负荷越低电压越高，用电负荷越高电压越低，导致不同季节、不同时间中用电量峰谷负荷的悬殊，从而引起电压波动较大，不能够提供稳定的运行电压。三相不平衡。由于用户负荷大小不同和用电时间的差异，低压配电网中存在三相负荷不平衡的现象，中性点电压发生偏移，导致三相电压不平衡，重负荷所在相电压降低，轻负荷所在相电压升高。严重时会使中性线电流过大，变压器运行温度过高，更严重时将变压器损坏。因此，当出现三相不平衡时应尽快将负荷平衡，以提高电压质量，降低损耗。

3 高速铁路牵引供电电压在线监测方法研究

3.1 高速铁路牵引供电电压在线测量

文中根据国家标准设计了高速铁路牵引供电电压在线测量方法，在测量之前必须要对每个设备进行检测，确保设备的绝缘性，通过加入绝缘环提高电阻的绝缘能力，设置测量的高速铁路牵引供电网为空载状态，电压为额定电压，频率为额定频率。测量次数共有2次，第一次测量利用导线A连接大地和轴承座一端，利用导线B连接大地和轴承座另一端，得到图中轴电压U1和U2，测量结束后将导线拆除，调整引线;第二次测量采用直接直接测量的方法得到电压U3。实际测量时，需要重点检验电机轴承对地绝缘是否合格，所有的绝缘层都要放在轴瓦外侧，便于测量电压。

3.2 加强发电调度管理

加强高速铁路调度运行管理，确保高速铁路上网电压符合电网安全、经济运行要求。在负荷低谷期，系统电压偏高时，调度部门应采取调整发电机无功出力、进相运行等措施来降低系统电压。加强小水电上网监管力度，完善小水电上网协议，明确小水电上网电压上限、功率因数要求。对小水电下达上网电压曲线，严格控制小水电上网电压越限。同时应调度小水电错峰上网，避免小水电无序上网导致系统电压偏高。

3.3 高内阻毫伏表监测

高内阻毫伏表能够测量到毫伏级以下的微伏交流电压，其误差较小，因此作为在线监测中重要的仪器设备，能够有效增强牵引供电电压在线测量的准确性，有助于工作人员及时发现铁路系统中故障原因。高内阻毫伏表监测过程中，工作人员通过在测量电路中，加入一个大于500Ω的电阻，可以避免电流过大烧毁电表的情况，在此过程中，工作人员利用欧姆定律，结合电表测量数据，能够直接得出牵引供电电压，实现在线监测。除此之外，由于高内阻毫伏表得出的数据通常比较多，因此工作人员利用相应的计算方法，能够找到数据中的有效值，由于最后得出的电压值均为一段时间内产生的积分值，避免了电流表内部电阻对测量结果的影响，降低了误差值，因此工作人员能够利用高内阻毫伏表监测法，来实现对高速铁路运行中，牵引供电电压的在线监测，从而进一步提高监测结果的准确性，有利于工作人员及时排除铁路系统运行中的故障。

结语：高速铁路牵引供电电压进行有效监测，通过测量牵引电流得到电压有效值，消除测量误差;在示波器上分析得到的电压数值，实现在线监测，从在线监测法在高速铁路牵引供电电压检测中的优势展开论述，确保输出结果的精准度。本文对多项参数进行优化，提高监测的准确性，降低误差率。为了研究方向，由于监测时设备能耗较大，所以如何降低设备能耗，也是值得深化思考的问题之一。

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