接触网故障测距

地铁直流牵引供电系统接触网故障点测距方法摘要：在通常情况下，接触网线路出现的故障大致可划分为两大主要类型：瞬时故障和永久故障。

瞬时故障发生时，直流牵引系统可利用继电保护装置的重合闸功能恢复供电，但故障点仍是该系统运行中的薄弱点，需及时发现故障点并排除故障，避免发生二次故障进而影响该系统的安全、稳定运行；而当产生永久故障时，则需快速查明故障发生的位置并及时修复排除。

因此，故障点测距方法的引入，不仅能为维修人员及时发现故障点和抢修线路提供便利，且能保证直流牵引系统的安全可靠供电，保障地铁安全运营。

对直流牵引供电系统故障点测距技术进行研究，是地铁牵引供电系统的可靠性、安全性和经济性运行需求下的一个重要课题。

关键词：地铁直流；牵引供电；接触网1 直流牵引供电系统接触网故障点测距方法概述由于直流牵引供电系统组成和运行方式的相似性，既有的电力系统及电气化铁路中的故障点测距方法可为地铁牵引供电系统的故障点测距提供参考。

电力系统中最常用的故障点测距方法主要有两种：故障点分析法和行波法。

其中：故障分析法也被称为电阻法，该方法根据供电系统的相关电气参数和测量到的故障时的电气量，通过推导得到的公式计算出故障点的位置，这是一种传统的故障点测距方法；行波法则是基于暂态行波在传播过程中遇到波阻抗不连续点发生的折射和反射原理，利用探测得到的行波波头之间的时间差来实现故障点测距。

行波法中，波速是影响故障点定位精度的关键，波速的计算取决于大地电阻率的大小和接触网架构的配置。

此外，行波测距需专门设备实现，投资较大。

直流牵引供电系统接触网沿线的隧道内地质条件比较复杂，不同区域地质段的土壤电阻率也有所不同。

且由于直流牵引供电系统的站间距太短，电压等级低，行波过程不明显，采用行波法测距存在行波波头检测难度大和定位精度差等问题，因此，行波法并不适用于直流牵引供电系统的故障点测距。

目前，地铁主要采用DC 1 500 V或DC 750 V电压等级的直流供电方式向列车供电，直流电压、直流电流相比于交流有效信息较少，只有幅值或变化量等有效信息。

接触网行波故障测距问题研究及对策分析王　胜（中铁建电气化局集团南方工程有限公司）摘　要：随着“十三五”规划逐步落地，电气化铁路正逐步完成规划内指标，高速扩张的同时电气化铁路的结构形式正逐步发生变化，传统的站内故障测距形式越来越无法保证接触网线路的供电稳定性。

本文从行波法接触网故障测距角度着手，分析了现阶段接触网行波法故障测距存在的取能问题、安装局限性问题以及行波在接触网线路中折反射的问题，并且对相关问题给出一定的见解与对策，从而完善行波法接触网故障测距在复杂结构接触网线路中的应用，实现接触网线路运维管理的智慧化、自动化，同时对未来接触网线路运行维护做出了展望。

关键词：电气化铁路；复杂接触网结构；行波故障测距；问题与对策０　引言近年来，依据国家“十三五”规划，大力发展轨道交通运输事业，“八纵八横”正逐步落地，在轨道交通高速增长的同时，接触网线路也逐步发生变化，由传统的蒸汽以及柴油供能方式演变为电气化铁道。

我国人口基数大，分布较为密集，同时人员区域性流动较大，这就导致了传统采用直接供电形式的接触网无法满足人们出行要求，因此，采用全并联ＡＴ供电方式的电气化铁路得以大规模发展。

不同于直接供电接触网线路，其具备更强的运输动力以及承载量，同时，为满足现阶段人们生活出行的便利性要求，全并联ＡＴ供电方式的接触网线路也展现出复杂属性。

线路中存在大量的Ｔ接线路，基于电抗法的接触网故障测距方式无法满足接触网线路的需求，这就导致了接触网线路故障处理时效长，严重时会造成恶劣的社会影响［１ ３］。

《电气化铁路接触网运行安全管理》及《铁路电力调度管理办法》中对接触网线路安全运行以及电力故障调度做出了相关规定，这无疑显示了铁路部门对铁路接触网线路安全稳定运行的重视。

本文基于电抗法对接触网线路故障测距精度的不足，从成熟应用于输电线路的行波法故障测距着手，进行接触网线路故障应用的分析，从而完善行波法故障测距在复杂线路结构的接触网中的应用［４］。

接触网特殊区段跳闸故障测距计算方法杨永坚（南宁局调度所，助理工程师，广西南宁530029）摘要：电气化铁路接触网故障跳闸后故障点的计算方法，对故障点的确定和及时排除，具有十分重要的作用。

通过分析研究馈线上网点距离首端分相大于1000m，以及一个馈线有两个以上分支且两条分支线长度均大于500m等特殊区段的接触网，故障跳闸后如何计算故障点的问题，为快速确定限速范围和查找故障点提出行之有效的解决方案。

关键词：故障测距；计算方法1接触网跳闸故障接触网沿铁路上方架设的供电线路，受外部因素影响发生故障概率较高。

接触网跳闸意味着接触网线路异常。

即使合闸成功恢复供电，仍隐含巨大的安全风险，如接触网零部件断裂脱落、倒树、危岩落石等。

高速运行的列车撞上这些物体，将造成设备损坏、翻车掉道甚至车毁人亡的严重事故。

为避免事故发生，接触网跳闸后，供电调度员必须尽快通知列车调度员布置相关列车限速运行,通知设备管理单位排查。

供电调度员提供限速里程和通知现场排查的依据，就是接触网故障测距装置给出的距离，以及据此换算的铁路线路里程。

由于现场供电设备复杂，在一些特殊区段跳闸后，故障测距装置无法确定故障地点，供电调度员难以及时准确提出限速要求，对行车安全带来隐患。

高铁区段列车运行速度快，间隔时间短，跳闸后若不及时采取措施，将会增大列车运行的安全风险。

2故障测距存在问题2.1基本原理接触网故障测距装置的基本工作原理是，接触网故障点至变电所的距离，与故障时在变电所馈线处测得的该馈线短路电抗成正比。

以短路故障时测得的电抗除以接触网单位电抗，得到故障点至变电所的距离。

该距离减去供电线长度，得到故障点至供电线上网点的距离。

在以上网点线路里程加上（下行方向馈线）或减去（上行方向馈线）该距离，得到故障点对应的线路里程（即故标）。

跳闸限速范围，就是按该里程前后各加2km确定。

由于大多数馈线只往一个方向供电，故测装置的故标里程计算程序也只考虑一个方向的计算。

大准铁路接触网故障测距装置的校正与研究通过分析大准铁路沿线各变电所的接触网故障测距装置运行情况，总结故障测距类型，并利用相关的短路试验数据，分析电抗法测距与上下行电流比法测距在实际应用中所存在的问题，进而提出问题解决方案，有效提高故障测距精度，缩短故障处理时间。

标签：接触网故障测距电抗法电流比法阻抗试验引言大准铁路是准能集团下属的国家一级重载电气化铁路，东起山西省大同市，西至内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾，正线全长264公里，途径两省六旗县（市）。

由于大准铁路车流密度较大、接触网运行环境恶劣，因此发生接触网故障的几率较高。

一旦发生接触网永久性故障，将直接影响整条铁路的运行，因此，快速、精确地获得接触网故障位置对于线路的及时修复起到了至关重要的作用。

一、大准线接触网故障测距的原理1.电抗法测距的原理大准线采用直供加回流的供电方式，全线各所的馈线保护装置均有使用电抗法进行故障测距的特定模块，其测距原理[1]如下。

当接触网发生短路故障时，其短路阻抗，其中电阻必定会包括该故障点的弧光电阻部分，且弧光电阻是一种暂态量，受线路随机因素影响较大，难以作为短路阻抗的测距依据。

而线路电抗值受短路电流的影响不大，它一般是与线路长度成正比的。

因此，可以计算出故障点的电抗值之后，再通过（为接触网单位距离电抗值，单位）来进行测距。

电抗值计算公式为：公式（1）中，和分别为短路电压和短路电流；为取比值的虚部。

是通过接入馈线保护装置的馈线侧母线电压互感器PT采集的，是通过馈线断路器上的电流互感器AT采集的，原理如下图所示：2.上下行电流比法测距的原理利用上下行电流比法进行故障测距的前提必须是在复线区段，且上下行馈线的末端必须并联到一起。

因此，在条件符合的大准线外西沟变电所安装了凯发DK3571A电铁故障测距装置进行故障测距。

若假设接触网上行线发生短路故障，则上下行电流比测距的等效原理图如下所示：其中L为故障距离，L1和L2分别为上、下行供电臂长度；為故障时母线电压；和分别为上、下行故障电流；和分别为上、下行单位距离阻抗值；上行故障点两边的阻抗值可以分别等效为和，下行总阻抗等效为。

地铁接触网故障测距实现探讨摘要：随着地铁线路的不断扩张，接触网作为地铁运行的重要组成部分，其安全可靠性对于地铁的正常运行起着重要作用。

本文主要对地铁接触网故障测距进行分析，供同行借鉴参考。

关键词：地铁接触网；故障测距；行波波动方程一、地铁接触网故障测距装置构成在实际应用过程中，一个完整的行波测距装置通常需要具备多种功能。

例如，它配备了多种启动模式供用户选择。

出现异常时，可启动信号自检功能。

它可以在断电时保存收集的数据。

能自动显示故障测距结果、通信功能、远程数据交换功能、必要的防静电和电磁干扰功能等，并应具有相应的准确性、适用性和方便性。

同时，通用地铁接触网故障测距装置主要由行波、通信网络、行波背景综合分析系统和远程维护系统组成，各主要部件的主要功能如下。

（一）行波数据采集系统它由电流传感器、低速板、高速板、主板、电源开关等组成，是地铁接触网故障定位系统的重要组成部分。

而行波数据采集系统在运行时，能够利用电流传感器将二端的电流信号变换成板所需的电压信号；而低速盘可以用来判定是否出现故障，并能触发板和高速盘；而在高速盘上，能够收集和记录装置在运行时收到的各种故障信息；主板负责存储故障数据，负责协调和管理设备内部的硬件，并在故障记录中加入时间标记。

（二）通信网络在实际使用时，要求地铁接触网故障定位设备必须具有标准的以太网接口，并配备有网络通讯协议，能够支持公共电话网、专线、电力数据网等多种通讯方式，而且在实际使用时，其具体的通讯模式取决于其所面对的实际情况等。

（三）行波后台综合分析系统该系统具有小波分析软件、故障分析软件等功能，可以通过对设备两端的故障信息进行处理，实现对故障点的自动判定和定位。

通过与测距终端的通讯，将测距结果和历史故障等信息传输到终端，实现实时统计、实时查询等功能，并具有打印功能。

（四）远程维护系统它是由 PC主机构成，它能够在设备内的系统工作期间，与其它设备进行网络通讯，获得当前设备运行时发生的瞬时起动报告，同时它本身的应用还可以实现远程配置、故障诊断等功能。

地铁直流牵引供电系统接触网故障点测距方法摘要：地铁牵引供电系统直流短路试验原理是，在牵引网可靠接地的前提下，通过直流开关柜给牵引网供电。

根据短路试验前保护设置的值，相应的馈线开关应保护动作。

必须检查牵引供电直流断路器的齿轮保护的可靠性、准确性、选择性和灵敏度。

通过实验，主要验证了牵引供电系统短路电流的完整性、安全性、可靠性和承受能力，牵引供电保护的可靠性、选择性、灵敏度，并验证了对牵引供电系统等设备的影响。

本文对地铁直流牵引供电系统接触网故障点测距方法进行分析，以供参考。

关键词：地铁;直流牵引系统;故障点测距;接触网;双边供电引言馈送线路作为地铁供给系统中输送功能的线路。

当直流供电系统出现问题时，地铁可能会受到很大影响，使地铁无法保持稳定的顺序。

据此，地铁车辆的车辆特点应与系统的运行秩序相结合，制定科学合理的供能方案，更好地利用多种供能技术，保证供电安全，并在地铁地区长期增长。

1概述在直流牵引供电系统中，较高的钢轨对地过渡电阻只在轨-地绝缘良好且轨道环境干燥的情况下存在。

实际上，由于钢轨对地过渡电阻有限，总会有部分钢轨回流泄漏至大地，这部分电流称为杂散电流。

杂散电流可引起金属结构腐蚀，也能造成变电器主变压器直流偏磁等。

杂散电流防护措施主要包括缩短变电所距离、增大钢轨对地过渡电阻、减小回流系统单位长度电阻和增加均流线等。

提出了一种计及城市轨道逆变回馈装置的交直流统一供电计算方法，其仿真结果指出，可通过逆变回馈装置调节系统功率分配，改善钢轨电位，进而减小杂散电流。

提出利用电力电子技术，改进传统的牵引供电系统，从源头上解决杂散电流与钢轨电位问题。

国内的地铁设计规范中明确规定，在无砟道床中应当设置排流网，作为杂散电流腐蚀防护的重要部分。

推导了考虑排流网情况下的杂散电流计算公式，并指出安装排流网后，钢轨泄漏的杂散电流总量虽然不会减小，但是流入结构钢筋的杂散电流会明显减小。

通过CDEGS软件仿真分析杂散电流分布规律，得出了排流网距钢轨越近其收集效果越好、排流网与钢轨之间电气连接会加速钢轨与排流网的腐蚀等结论。

接触网故障测距误差分析及对策1. 简介接触网系统是电气化铁路中重要的组成部分，为列车提供电力供应。

在列车运行的过程中，接触网系统需要不断地监测，以保证其正常工作。

接触网系统的测距误差是一个重要的指标，其误差大小直接关系到列车的安全和运行效率。

因此，本文将针对接触网故障测距误差进行分析，并提出相应的对策。

2. 接触网测距原理接触网测距系统是通过接收来自列车上探头的回波信号，计算轨道与接触网之间的距离，从而确定接触网系统是否正常工作。

其原理主要分为两种：2.1 直接法直接法是通过采用无处不在的GPS技术，以及多个GPS地面基站，利用信号计算出探头到基站之间的距离，再根据列车-接触网间的相对位置，计算出接触网与轨道之间的距离。

但直接法测距存在着精度较小、使用成本高等问题，因此被应用较为局限。

2.2 间接法间接法是通过列车上的探头向接触网发送微波信号，当微波信号遇到接触网的绝缘支柱或杆时，会发生反射，探头即可收到反射信号。

由于研究发现探头与接触网之间的距离与回波信号的时间差是固定的，因此使用此种方法可以更好地确定测距误差。

3. 测距误差分析由于接触网故障测距误差是由各种因素累计造成的，因此我们必须分别对各个可能的因素进行分析：3.1 气象因素由于气象因素会影响微波的传播速度和路径，因此会对测距产生影响。

在强风、雨雪天气下，微波会因路径的反射而产生误差。

同时，在气温较高或较低的环境下，微波的传输速度也会受到影响，从而导致测距误差。

3.2 探头损伤如果探头存在损伤，例如因长时间摩擦而导致的磨损、因长时间使用而引起的老化或损坏等，这些情况都会导致探头接收到的信号变弱，测距误差会相应增大。

3.3 接地情况接地情况是指接触网与轨道的接触情况。

因为轨道本身的问题或者是与其他设施共用，会影响接触网与轨道的接触面积和接触状态，更进一步影响微波信号的传输。

当接触面积变小时，探头的接收信号会减弱，测距误差也会相应增大。

4. 对策分析针对以上分析结果，我们可以提出相应的对策：4.1 在气象恶劣（如雨雪、强风）情况下，可以采用多个探头来降低测距误差。

铁路接触网故障测距误差分析及对策摘要：本文通过对普速铁路接触网故障测距原理及故障测距产生误差的原因进行分析，并对提高接触网故障测距精度，提出了有效的控制措施。

关键词：接触网；故障测距；短路试验电气化铁路接触网由于长期处于大电流、大张力、高频震动、持续磨损和易受外界干扰的恶劣工况，决定了接触网是整个铁路运输保障系统中的一个薄弱环节，并且接触网线路较长，一旦发生设备故障，如果不能准确判断故障种类和地点，就无法迅速抢修恢复供电，那必将造成整个铁路运输系统的混乱和瘫痪。

因此当接触网发现故障时，通过变电所故障测距进行准确定位，对迅速组织抢修处理，恢复铁路运输畅通具有重要意义。

一、故障测距的原理昆明局集团公司现用的测距方式有阻抗法和吸上电流法两种。

沪昆、云桂高铁供电方式为ＡＴ供电，采用吸上电流法；其它线路均为直供方式，采用阻抗法。

本文主要对直供方式接触网的测距基本原理进行分析。

1.变电所的供电方式如图1：正常情况下的电流通路为：变电所馈线→抗雷线圈→供电线→接触网→机车受电弓→钢轨、地回流线。

发生金属性短路时，其电流通路为：变电所馈线→抗雷线圈→供电线→接触网故障点→钢轨、地回流。

图1：供电示意图2.基本公式：关于阻抗计算的公式有很多形式的表达式，但由于保护装置采集的电气参量是固定的，所以，使用于跳闸分析的基本只有一种。

保护装置所采用的电气参量为：电流I，电压U，夹角Q，其它各种参量（电阻R、阻抗Z）是通过相关计算得到结果，它们之间的关系如图2所示：线路阻抗的构成：电阻部份|ZR|＝|Z|cosQ＝R；感性或容性部份（图中为综合后感抗）：|ZL-C|＝|Z|sinQ=X；线路综合阻抗|Z|＝|U|/|I|当馈线发生跳闸时，我们从保护装置采集的跳闸参数中，可以得到U和I以及Q后，通过计算，可得到基于纯金属性短路条件下的参数：R=|ZR|＝|U|/|I| cosQ；X=|ZL-C|＝|U|/|I| sinQ；则根据图1中供电方式的构成，纯金属性短路情况下：线路电抗值为：X短路＝XK＋X供电线＋XXL单位×L短路则L短路＝（X短路－XK－X供电线）/ XXL单位（上式中XK：抗雷线圈电感量；XXL单位：接触网线路单位电抗值；X供电线：供电线电抗值L短路：接触网某一地点公里数；X短路：接触网某一公里数对应的总电抗值）3.实际应用中，通过各个杆号对应的计算电抗值X短路与杆号公里数间L短路的对照列表来进行故标的整定。

AT供电方式接触网故障测距精度的优化研究摘要：随着高速电气化铁路进程加快，我国对铁路安全越来越重视，接触网作为牵引供电系统的重要组成部分，其故障的精确定位对于保证高速铁路安全高效运营具有极大的意义。

本文基于全并联AT供电方式接触网故障测距，提出新的故障定位方法，旨在提高接触网故障定位精度，缩短故障定位所需时间，以满足高速电气化铁路的运行需求。

关键词：AT供电方式；接触网故障随着高速铁路的快速发展，牵引供电接触网成为重要的运输装备。

接触网所处的工作环境非常恶劣，长期处在大电流、高频振动、强张力、持续磨损的工况中，是高速铁路运输保障系统中比较薄弱的环节。

接触网沿铁路线路架设，电气关联的区域广，一旦出现短路故障，如果不能精确判断故障性质和位置，就无法迅速恢复正常供电。

1.AT供电方式AT供电方式在牵引网中增设了正馈线和自耦变压器，通过这种方式，牵引供电电压增加了一倍，不仅极大的提高了整个牵引网的载流能力，还减轻了对铁路邻近通讯线路的干扰影响。

AT供电方式以其固有的优点，成为牵引供电系统正常运营的经济技术指标，目前已经被众多电气化铁路国家采纳和使用。

AT供电方式有单复线两种形式，将复线AT供电方式上下行两路牵引网在牵引变电所的出线处，使用同一台断路器将各自的接触线、钢轨和正馈线在各个AT 所通过横联线对应并联连接，这就是全并联AT供电方式的基本结构。

相对于传统的直接供电方式和AT供电方式及其改进型，全并联AT供电方式的优势十分明显：(1)当牵引网承担相同的牵引负荷时，全并联方式的电压损耗更小，其效率相应就更高；(2)当牵引网承担的牵引负荷和受电弓电压降都相同时，全并联方式的牵引变电所数量减少一半，对应分区和分相点也会大大减少；(3)当牵引系统中牵引变电所数量相同时，牵引供电系统的运载量可以增加了一倍；(4)针对目前已经存在的高压线路，能够对牵引变电所的位置进行更好的选择；(5)附近居民区和铁路相关场所受到的电磁和通讯影响将大大降低；2.接触网故障测距原理通常情况下，接触网短路故障分为瞬时故障和永久故障。

基于高频暂态的接触网故障测距系统研究曹　斌（中国铁路郑州局集团有限公司郑州供电段）摘　要：本文介绍了一种适用于接触网线路的故障测距装置，首先介绍了该监测装置的监测原理，其次介绍了该故障测距装置的系统构成，包括主要传感模块、通讯模块、ＧＰＳ授时模块以及上位机后台系统算法。

将该系统投入到郑州供电段某接触网线路进行应用，相比于现阶段站内故障测距系统，该系统具有更高的故障测距精度以及故障响应及时性，为接触网故障排查提供了科学的理论依据。

关键词：接触网故障测距；系统模块化；测距精度；及时性０　引言随着我国“八纵八横”高铁建设渐入尾声，我国高铁事业取得了优异的成果。

我国高铁事业起步较晚，相比于欧洲发达国家晚一个世纪有余，经过近三十年的快速发展，我国现阶段的电气化铁路约有４８０００ｋｍ，同时正以每年５％的速度增长，预计２０３０年，我国电气化铁路的运营里程将超过９５％。

伴随着快速增长的同时，我国高速铁路的结构正不断发生变化，为适应生活、生产需求，运营的电气化铁路正由传统的单线直输结构演变成复杂的多Ｔ接多绕行线结构。

而铁路线路大部分处于人烟罕至、环境恶劣的野外环境，同时作为高速铁路主要动力来源的接触网线路不同于输电线路，其由于无备用线路且受到环境影响极易出现各类故障而跳闸，一旦线路发生故障跳闸，快速恢复接触网线路供电对于高速列车的稳定运行起到至关重要的作用［１ ３］。

针对于传统单一直送接触网线路，基本上采用横联线电流比法或者吸上电流比法进行故障测距，而对于复杂多Ｔ接结构的接触网线路，采用横联线电流比法或者吸上电流比法明显无法准确获得故障点位置，甚至无法判定故障点位于接触网主线上还是Ｔ接支线上，这对于接触网故障的恢复极为不利，因此一种适用于复杂结构的接触网线路故障监测装置显得尤为重要［４］。

本文从高频暂态故障测距原理角度着手，介绍了一种适用于复杂结构的接触网线路故障测距系统。

该系统包含了故障测距终端以及故障测距后台系统算法，系统终端采用模块化的设计，保证了终端的协调性以及便于检修特性，后台系统算法用于识别系统故障以及更高精度的故障定位，从而辅助接触网现场人员快速实现线路故障的排查，保证接触网线路稳定运行。