一種貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障區(qū)間行波定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障區(qū)間行波定位方法，屬于電 氣化鐵道牽引網(wǎng)故障區(qū)間定位研究技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 牽引網(wǎng)主要承擔(dān)鐵道沿線的電能傳輸和電力機車頻繁操作所帶來的強大的電與 機械的沖擊，并且牽引網(wǎng)是露天設(shè)置，其工作環(huán)境非常惡劣。因此牽引網(wǎng)故障時有發(fā)生，故 障頻繁且沒有備用，嚴重影響了電氣化鐵道的安全運行。而牽引網(wǎng)短路接地故障又是最容 易發(fā)生的。因此，對牽引網(wǎng)的故障區(qū)間定位的研究有利于縮小故障排查范圍、降低停電時 間、提高牽引網(wǎng)的供電可靠性。
[0003] 目前對電氣化鐵道牽引網(wǎng)故障區(qū)間定位研究大多是基于阻抗法，該方法易受過度 電阻等外部條件的影響，很容易出現(xiàn)定位不準的情況，與此同時，我國目前已投入運行的電 氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)，主要是通過牽引變壓器的不同連接形式來實現(xiàn)三相交流到單相交 流的轉(zhuǎn)換，因此，在牽引變電所出口處要設(shè)置電分相、分區(qū)所等環(huán)節(jié)，其內(nèi)部的結(jié)線以及倒 閘操作都將對行波的傳播造成一定影響。本文的貫通式同相牽引供電系統(tǒng)采用基于電力電 子技術(shù)的三相交流到單相交流的對稱全變換，因此其出口處取消電分相環(huán)節(jié)，通常情況下 各分區(qū)所處于閉合狀態(tài)，多所之間實現(xiàn)貫通同相供電，此系統(tǒng)不存在結(jié)線及倒閘操作對行 波的影響，其牽引網(wǎng)線路等同于普通的輸電線路；利用發(fā)生故障時產(chǎn)生的行波信號進行故 障定位技術(shù)已在輸電線路上獲得成功應(yīng)用。因此有必要研究具有更高可靠性牽引網(wǎng)故障區(qū) 間定位方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障區(qū)間行波定位方法，有利 于縮小故障排查范圍、降低停電時間、提高牽引網(wǎng)的供電可靠性。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障區(qū)間行波定位方 法是這樣實現(xiàn)的：由于貫通式同相牽引供電系統(tǒng)中牽引變電所和電力機車都是通過變壓 器連接至牽引網(wǎng)。當(dāng)牽引網(wǎng)發(fā)生故障時，在初始波過程中，因變壓器繞組感抗很大，電流不 能突變，故認為變壓器呈開路狀態(tài)，故障電流行波只在牽引網(wǎng)上傳播。利用牽引網(wǎng)故障發(fā)生 在不同位置處，各牽引變電所出口處的故障電流突變方向的不同，利用小波變換模極大值 極性的方法構(gòu)造方向判據(jù)。對檢測到的各牽引變電所出口處的故障初始電流信號利用小波 變換求出小波變換模極大值，比較模極大值極性關(guān)系，便可以準確實現(xiàn)貫通式同相牽引供 電系統(tǒng)的故障區(qū)間定位。
[0006] 所述貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障區(qū)間行波定位方法的具體步驟如下：
[0007] A、貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)上發(fā)生故障后，各牽引變電所數(shù)據(jù)采集裝置采 集故障發(fā)生后l〇ms時窗內(nèi)的電流；
[0008] B、求取各牽引變電所出口處的故障電流信號小波變換模極大值；
[0009] C、比較各出口處電流行波信號的模極大值極性；
[0010] 若緊鄰的兩個牽引變電所出口處的故障電流行波模極大值極性相反，則故障發(fā)生 在這兩個牽引變電所之間；
[0011] 若緊鄰的兩個牽引變電所出口處的故障電流行波模極大值極性相同，則故障位置 不在這兩個牽引變電所之間。
[0012] 所述步驟A中，數(shù)據(jù)采集裝置采樣頻率為50kHz。
[0013] 所述步驟B中，故障電流采用二進制小波變換。
[0014] 本發(fā)明的原理是：
[0015] 假設(shè)信號或函數(shù)f(x)的小波函數(shù)是Wsf(x)，在尺度s下，在X。的某一鄰域S，對一 切x有|Wsf(x) |彡|Wsf(x。）|，則稱X。為小波變換的模極大值點，Wsf(x。）為小波變換的模 極大值。
[0016] 小波變換的模極大值點與信號或函數(shù)的突變點是一一對應(yīng)的，其極性表示突變點 的變化方向，其大小表示突變點的變化強度。
[0017] 利用小波變換對各牽引變電所出口處的故障電流波形進行小波變換，比較三個牽 引變電所出口處的故障電流行波小波模極大值的極性關(guān)系。假設(shè)故障發(fā)生在圖1中緊鄰的 牽引變電所1、2之間，則如圖4,圖5,圖6所示，變電所1、2電流的極性相反，變電所2、3電 流的極性相同。同理可得，若圖1中緊鄰的牽引變電所2、3出口處故障電流行波的小波變 換模極大值極性相反，則可以判斷出故障發(fā)生在牽引變電所2、3之間。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：
[0019] 本發(fā)明利用了牽引網(wǎng)發(fā)生故障后各牽引變電所檢測到的故障電流行波信號可以 實現(xiàn)貫通式同相牽引供電系統(tǒng)的故障區(qū)間定位，并有較強的耐受過渡電阻的能力。
【附圖說明】
[0020] 圖1為牽引網(wǎng)故障發(fā)生在緊鄰兩牽引變電所之間的原理圖；
[0021] 圖2為貫通式同相牽引供電系統(tǒng)故障區(qū)間定位示意圖；
[0022] 圖3為利用本發(fā)明形成的故障區(qū)間定位方法流程圖；
[0023] 圖4為牽引變電所1故障電流行波信號；
[0024] 圖5為牽引變電所2故障電流行波信號；
[0025] 圖6為牽引變電所3故障電流行波信號。
[0026] 圖1-2中各標(biāo)號：1_三相交流系統(tǒng)：三相電網(wǎng)，為牽引網(wǎng)供電；
[0027] 2-三相交流一單相交流牽引變電所：電力牽引的專用變電所；
[0028] 3-牽引變電所出口處信息采集裝置：采集故障后，線路電流信息的裝置；
[0029] 4-分區(qū)所：接觸網(wǎng)的供電臂分區(qū)；
[0030] 5-牽引網(wǎng)：接觸網(wǎng)、鋼軌回路（包括大地）、饋電線和回流線組成的整體；
[0031] 6-機車：牽引網(wǎng)負荷；
[0032]7-回流線：電流回流線路，與牽引網(wǎng)形成回路；
[0033] 8-鋼軌
【具體實施方式】
[0034] 實施例1 :如圖1-6所示，一種貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障區(qū)間行波定位 方法，所述方法的具體步驟為：
[0035] A、貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)上發(fā)生故障后，各牽引變電所數(shù)據(jù)采集裝置采 集故障發(fā)生后l〇ms時窗內(nèi)的電流；
[0036] B、求取各牽引變電所出口處的故障電流信號小波變換模極大值；
[0037] C、比較各出口處電流行波信號的模極大值極性；
[0038] 若緊鄰的兩個牽引變電所出口處的故障電流行波模極大值極性相反，則故障發(fā)生 在這兩個牽引變電所之間；
[0039] 若緊鄰的兩個牽引變電所出口處的故障電流行波模極大值極性相同，則故障位置 不在這兩個牽引變電所之間。
[0040] 實施例2 :如圖1-6所示，一種貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障區(qū)間行波定位 方法，所述方法的具體步驟為：
[0041] A、貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)上發(fā)生故障后，各牽引變電所數(shù)據(jù)采集裝置采 集故障發(fā)生后l〇ms時窗內(nèi)的電流；
[0042] B、求取各牽引變電所出口處的故障電流信號小波變換模極大值；
[0043] C、比較各出口處電流行波信號的模極大值極性；
[0044] 若緊鄰的兩個牽引變電所出口處的故障電流行波模極大值極性相反，則故障發(fā)生 在這兩個牽引變電所之間；
[0045] 若緊鄰的兩個牽引變電所出口處的故障電流行波模極大值極性相同，則故障位置 不在這兩個牽引變電所之間。
[0046] 所述步驟A中，數(shù)據(jù)采集裝置采樣頻率為50kHz。
[0047] 所述步驟B中，故障電流采用二進制小波變換。
[0048] 實施例3 :如圖1-6所示，一種貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障區(qū)間行波定位 方法，所述方法的具體步驟為：
[0049] A、貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)上發(fā)生故障后，各牽引變電所數(shù)據(jù)采集裝置采 集故障發(fā)生后l〇ms時窗內(nèi)的電流；
[0050] B、求取各牽引變電所出口處的故障電流信號小波變換模極大值；
[0051] C、比較各出口處電流行波信號的模極大值極性；
[0052] 若緊鄰的兩個牽引變電所出口處的故障電流行波模極大值極性相反，則故障發(fā)生 在這兩個牽引變電所之間；
[0053] 若緊鄰的兩個牽引變電所出口處的故障電流行波模極大值極性相同，則故障位置 不在這兩個牽引變電所之間。
[0054] 所述步驟A中，數(shù)據(jù)采集裝置采樣頻率為50kHz。
[0055] 所述步驟B中，故障電流采用二進制小波變換。
[0056] 接觸網(wǎng)發(fā)生金屬性接地故障及非金屬性接地故障兩種故障類型發(fā)生在距牽引變 電所1 :10km、20km、30km、60km、70km、80km的不同位置的牽引網(wǎng)接地故障仿真結(jié)果如表1所 示：
[0057] 表1仿真實驗結(jié)果
[0058]
[0059] 由表1所示仿真結(jié)果可知，金屬性和非金屬性故障，在不同故障距離下，通過該方 法檢測出的故障位置與實際故障位置一致。該貫通式同相牽引供電系統(tǒng)故障區(qū)間行波定位 方法準確可靠。
[0060] 上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述 實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前 提下作出各種變化。
【主權(quán)項】
1. 一種貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障區(qū)間行波定位方法，其特征在于：所述貫 通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障區(qū)間行波定位方法的具體步驟如下： A、 貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)上發(fā)生故障后，各牽引變電所數(shù)據(jù)采集裝置采集故 障發(fā)生后IOms時窗內(nèi)的電流； B、 求取各牽引變電所出口處的故障電流信號小波變換模極大值； C、 比較各出口處電流行波信號的模極大值極性； 若緊鄰的兩個牽引變電所出口處的故障電流行波模極大值極性相反，則故障發(fā)生在這 兩個牽引變電所之間； 若緊鄰的兩個牽引變電所出口處的故障電流行波模極大值極性相同，則故障位置不在 這兩個牽引變電所之間。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障區(qū)間行波定位方法，其 特征在于：所述步驟A中，數(shù)據(jù)采集裝置采樣頻率為50kHz。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障區(qū)間行波定位方法，其 特征在于：所述步驟B中，故障電流采用二進制小波變換。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)故障區(qū)間行波定位方法，屬于電氣化鐵道牽引網(wǎng)故障區(qū)間定位研究技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括步驟：A、貫通式同相牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)上發(fā)生故障后，各牽引變電所數(shù)據(jù)采集裝置采集故障發(fā)生后10ms時窗內(nèi)的電流；B、求取各牽引變電所出口處的故障電流信號小波變換模極大值；C、比較各出口處電流行波信號的模極大值極性。若緊鄰的兩個牽引變電所的故障電流行波模極大值極性相反，則故障發(fā)生在這兩個牽引變電所之間；否則，則故障位置不在這兩個牽引變電所之間。本發(fā)明所述方法經(jīng)仿真結(jié)果表明該貫通式同相牽引供電系統(tǒng)故障區(qū)間行波定位方法準確可靠。
【IPC分類】G01R31/08
【公開號】CN105203917
【申請?zhí)枴緾N201510567841
【發(fā)明人】陳仕龍, 黃鈺淇, 李興旺, 畢貴紅, 李建平, 王燕武, 羅璐
【申請人】昆明理工大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月9日