一種牽引網(wǎng)阻抗在線測試裝置及其測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣化鐵路牽引供電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及正常運行的牽引網(wǎng)阻抗的在線測試。
【背景技術(shù)】
[0002]電氣化鐵路的牽引網(wǎng)由接觸網(wǎng)和鋼軌組成，其中鋼軌阻抗對于電流變化呈現(xiàn)一定的非線性以及鋼軌與大地間電氣參數(shù)受天氣影響的復(fù)雜性，使準(zhǔn)確設(shè)計、計算牽引網(wǎng)阻抗和地中電流分布變得困難，進而牽引網(wǎng)保護整定和故障標(biāo)定(故標(biāo))的準(zhǔn)確性與可靠性將難以保障，從而影響運行的安全性和可靠性。為了驗證保護和故標(biāo)的準(zhǔn)確性與可靠性，在設(shè)計計算的基礎(chǔ)上，還要進行現(xiàn)場短路試驗?，F(xiàn)場短路試驗有其準(zhǔn)確度高的優(yōu)點，但是短路試驗過程是不可控的，過大的短路電流還會對接觸網(wǎng)和變電所設(shè)備造成破壞，并且短路試驗需要中斷正常供電和行車，致使線路停運。因此，要完成各種氣象條件的全天候短路試驗以得到受其影響的短路阻抗數(shù)據(jù)既受行車組織、電力調(diào)度方面的制約，也要付出線路停運的代價。
[0003]本申請公開一種不影響正常供電和行車的牽引網(wǎng)阻抗在線測試裝置及其測試方法，并可以方便、靈活地、全天候運用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種牽引網(wǎng)阻抗在線測試裝置及其測試方法，它能有效的解決正常運行的電氣化鐵路牽引網(wǎng)短路阻抗的在線測試問題。
[0005]發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種牽引網(wǎng)阻抗在線測試裝置，所測試的牽引網(wǎng)由接觸網(wǎng)T和鋼軌R組成，接觸網(wǎng)T經(jīng)饋線F和饋線電流互感器CT與牽引母線TB連接。設(shè)置在作業(yè)車一上的電流發(fā)生器一 CGl包括隔離開關(guān)K1、電流互感器CTUPffM變流器AD1、電壓互感器PTl以及控制器⑶1，其中隔離開關(guān)Kl的一端經(jīng)電流互感器CTl與PffM變流器ADl交流端口的一端相連，電壓互感器PTl并聯(lián)于PffM變流器ADl端口上，電壓互感器PTl的測量端、電流互感器CTl的測量端、PffM變流器ADl的控制端與控制器⑶I相連接，控制器⑶I與互聯(lián)網(wǎng)IT相連。設(shè)置在作業(yè)車二上的電流發(fā)生器二 CG2包括受電弓EB、隔離開關(guān)K2、電流互感器CT2、PWM變流器AD2、電壓互感器PT2以及控制器⑶2，其中受電弓EB、隔離開關(guān)K2、電流互感器CT2串聯(lián)后連接于PffM變流器AD2交流端口的一端，電壓互感器PT2并聯(lián)于PffM變流器AD2交流端口上，電壓互感器PT2的測量端、電流互感器CT2的測量端、PWM變流器AD2的控制端與控制器⑶2相連接，控制器⑶2與互聯(lián)網(wǎng)IT相連。
[0006]所述電流發(fā)生器一 CGl經(jīng)牽引母線TB、饋線F、饋線電流互感器CT、接觸網(wǎng)T和電流發(fā)生器二 CG2以及鋼軌R構(gòu)成回路。
[0007]所述電流發(fā)生器二 CG2也可以利用機車或動車牽引變流器的備用容量實現(xiàn)電流發(fā)生器二 CG2的功能。
[0008]一種牽引網(wǎng)阻抗在線測試方法，測試過程如下:作業(yè)車一靜置于牽引母線TB處，其電流發(fā)生器一 CGl的隔離開關(guān)Kl的另一端接于牽引母線TB，其PffM變流器ADl交流端口的另一端接于鋼軌R，饋線電流互感器CT的測量端連接于控制器⑶I。作業(yè)車二上電流發(fā)生器二 CG2的受電弓EB升起觸及接觸網(wǎng)T，其PffM變流器AD2交流端口的另一端經(jīng)車輪連接到鋼軌R，作業(yè)車二沿著牽引網(wǎng)移動?？刂破鳍?控制電流發(fā)生器二 CG2的PffM變流器AD2產(chǎn)生接近工頻50Hz又不與工頻50Hz混淆的頻率為f的電流并注入到牽引網(wǎng)上。同時，電流互感器CT2測量注入到牽引網(wǎng)的頻率為f的電流，電壓互感器PT2測量PffM變流器AD2交流端口關(guān)于受電弓EB上的頻率為f的電壓，并將該電流、電壓數(shù)據(jù)通過控制器CU2發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)IT?？刂破鳍荌控制電流發(fā)生器一 CGl的PffM變流器ADl從牽引網(wǎng)上吸收等量的頻率為f的電流。同時，經(jīng)電壓互感器PTl測量牽引母線TB上的頻率為f的電壓。通過控制器CUl從互聯(lián)網(wǎng)IT接收控制器CU2發(fā)來的頻率為f的電流、電壓數(shù)據(jù)；控制器CUl將本地頻率為f的電流數(shù)據(jù)與接收到的控制器CU2發(fā)來的頻率為f的電流數(shù)據(jù)進行同步，即對鐘。根據(jù)同步后的牽引母線TB上頻率為f的電壓和受電弓EB上頻率為f的電壓之差以及頻率為f的電流，計算頻率f下的牽引網(wǎng)阻抗，再折算出工頻下的牽引網(wǎng)阻抗?？刂破鞴ぷ鞑襟E如下:
[0009]第一步，通過控制器⑶2控制電流發(fā)生器二 CG2的PffM變流器AD2發(fā)出頻率為f的幅值在最小值和最大值之間按指定、明顯規(guī)律變化的電流并注入牽引網(wǎng)，其中電流幅值的變化周期Tp遠(yuǎn)大于控制器CU2發(fā)送數(shù)據(jù)到控制器CUl接收數(shù)據(jù)的時間Δ T0
[0010]第二步，在時刻t，設(shè)電流發(fā)生器二 CG2離開電流發(fā)生器一 CGl的距離為X，控制器⑶2記錄電流互感器CT2測量的頻率為f的電流Im (X，t)，同時記錄電壓互感器PT2測量的頻率為f的電壓UM(x，t)，并將該電流IM(x，t)和該電壓UM(x，t)數(shù)據(jù)發(fā)送給互聯(lián)網(wǎng)IT。
[0011]第三步，同在時刻t，控制器⑶I記錄饋線電流互感器CT檢測到的牽引網(wǎng)上頻率為f的電流Im (X，t)，使電流發(fā)生器一 CGl吸收頻率為f的電流If并使電流IF (O, t)=電流Im(x, t)，同時記錄電壓互感器PTl測量的牽引母線上的頻率為f的電壓UF(0，t)。
[0012]第四步，同在時刻t，控制器⑶I接收到控制器⑶2通過互聯(lián)網(wǎng)IT發(fā)來的時刻t-Δ T的電流Im(X，t-Δ T)和電壓Um(X，t-Δ T)數(shù)據(jù)，根據(jù)步驟一約定的電流幅值變化規(guī)律中的最大值或最小值的特征，將電流IM(x，t_AT)與電流IF(0，t-AT)同步:電流Im(x, t-ΔΤ) = If(O, t-ΔΤ);根據(jù)同步后的牽引母線TB上頻率為f的電壓Uf(0，t-Δ T)和受電弓EB上頻率為f的電壓Um (X，t- Δ T)之差以及頻率為f的電流If (O, t- Δ T)計算頻率f下的牽引網(wǎng)的阻抗，再折算出工頻下的牽引網(wǎng)的阻抗。
[0013]本發(fā)明的工作原理是:兩種不同頻率的電流可以同時獨立工作，互不影響。假設(shè)牽引網(wǎng)的阻抗一頻率特性是連續(xù)的，工頻(50Hz)下的阻抗可以用接近工頻50Hz又不與工頻50Hz混淆的頻率下的阻抗折算獲得，或者用插值法獲得。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]—、本發(fā)明提出的牽引網(wǎng)在線阻抗測試裝置可以在不影響正常供電和行車的情況下使用。
[0016]二、本發(fā)明的電流發(fā)生器二 CG2可以單獨安裝在作業(yè)車上，也可以利用機車或動車牽引變流器的備用容量實現(xiàn)電流發(fā)生器二 CG2的功能，具有方便、靈活、安全、可控的特點，并可全天候運用。
[0017]三、本發(fā)明技術(shù)先進、可靠，易于實施。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明的電流發(fā)生器二 CG2控制器⑶2的示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明的電流發(fā)生器一 CGl控制器⑶I的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的描述。
[0022]實施例
[0023]圖1為本發(fā)明的一種【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖:一種牽引網(wǎng)阻抗在線測試裝置，包括電流發(fā)生器一 CG1、電流發(fā)生器二 CG2 ;電流發(fā)生器一 CGl設(shè)置于作業(yè)車一上，靜置于牽引母線TB處；電流發(fā)生器二 CG2安裝于作業(yè)車二上，沿牽引網(wǎng)移動；牽引網(wǎng)由接觸網(wǎng)T、鋼軌R組成，接觸網(wǎng)T經(jīng)饋線F和饋線電流互感器CT與牽引母線TB連接；設(shè)置于作業(yè)車一上的電流發(fā)生器一 CGl包括隔離開關(guān)K1、電流互感器CTUPffM變流器ADl (包含IGBT單相橋Tl和直流電容Cl)、電壓互感器PTl以及控制器⑶I，其中隔離開關(guān)Kl 一端接于牽引母線TB，另一端經(jīng)電流互感器CTl與PffM變流器ADl交流端口的一端相連，PffM變流器ADl交流端口的另一端連接鋼軌R，電壓互感器PTl并聯(lián)于PffM變流器ADl端口上，電壓互感器PTl的測量端、電流互感器CTl的測量端、PffM變流器ADl的控制端與控制器⑶I相連接，饋線電流互感器CT的測量端也與控制器⑶I相連接，控制器⑶I與互聯(lián)網(wǎng)IT相連；設(shè)置于作業(yè)車二上的電流發(fā)生器二 CG2包括受電弓EB、隔離開關(guān)K2、電流互感器CT2、PffM變流器AD2 (包含IGBT單相橋T2和直流電容C2)、電壓互感器PT2以及控制器⑶2，其中受電弓EB、隔離開關(guān)K2、電流互感器CT2串聯(lián)后連接于PffM變流器AD2交流端口的一端，PffM變流器AD2交流端口的另一端接鋼軌R，電壓互感器PT2并聯(lián)于PffM變流器AD2交流端口上，電壓互感器PT2的測量