李 瑞，肖世辉，王海涛



全并联AT供电吸上电流比法故测异常的应对措施

李 瑞，肖世辉，王海涛

介绍了全并联AT供电方式下吸上电流比故障测距法的基本原理，重点对该方法在故障测距时出现报文异常的应对措施进行阐述，并以实例进行验证，对于故测方法的深入研究和修正具有实际意义。

AT供电；吸上电流比；故障测距

0 引言

电气化铁路牵引网不仅承担传输电能的任务，还承受着机车用户频繁操作而产生的强大电气与机械冲击。另外，由于高速铁路和客运专线多采用高架桥敷设方式，牵引网受自然环境影响极大，容易发生故障，严重影响电气化铁路安全可靠运营。因此对牵引网故障点的精确定位，对缩短抢修时间，提高运输效率具有重要意义。

1 简述

1.1 全并联AT供电方式

AT供电方式是高速铁路和客运专线普遍采用的供电方式。全并联AT供电方式（图1）通过在牵引网中增设正馈线F和自耦变压器，且上、下行牵引网在每个AT所和分区所都进行一次横向电联接，从而减小牵引网单位长度阻抗，将牵引供电电压提高一倍，增强了牵引网的供电能力，扩展了牵引变电所之间的间距，从而使牵引网的载流能力大大增强，较其他供电方式而言，对通信线路的干扰也较小因此全并联AT供电方式不仅是确保牵引供电系统优良的技术经济指标的有效措施，也是通信线路防干扰影响的有效措施之一。

1.2 全并联AT供电方式下的故障测距方法

在全并联AT供电方式下，由于在每一个AT所和分区所均进行横向电联接，使整个牵引网的电路拓扑结构变得极其复杂。当牵引网线路发生短路或其他故障时，不易对故障区段和故障点做出准确判断，不利于故障及时排除和供电快速恢复。

图1 全并联AT供电方式

利用在牵引网故障点、故障区段采集的电量信息进行故障点标定的方法，是随着牵引供电方式的不断发展而提出的，主要是为了解决由于AT供电方式下故障阻抗的非线性导致阻抗故障测距法误差过大的问题。目前主要采用的测距方法是阻抗分析法和AT中性点吸上电流比法。

（1）阻抗分析法。在己知系统的运行方式和线路参数的情况下，根据故障时测距装置采集到的相应电量进行故障回路阻抗计算，然后根据线路阻抗与线路长度成正比的原理进行故障测距。该方法常用在BT供电和直接供电方式下，不太适用于AT供电方式。

（2）AT中性点吸上电流比法。在全并联AT供电方式下，根据各所亭的中性点电流分布与线路长度成反比的原理进行故障测距。该方法适用范围广，缺点是故障测距精度较低，当线路故障为T-F短路故障时不适用。

此外，适用于AT故障测距的方法还有“复线上下行电流比”、“吸馈电流比”、“反向测量电抗”等。本文主要讨论在全并联AT供电方式下，基于吸上电流比法的故障测距系统故障后采取的应对措施。

2 吸上电流比法故障测距基本原理

理想状况下的吸上电流比法故测原理如图2所示，测距公式如下：

故障距离为

漏抗为

图2 AT供电方式下的吸上电流比法

以京沪高铁北京局管内交大许继综合自动化系统中的WCK-892GCAT故障测距系统（图3）为例进行说明。

牵引变电所故测装置启动方式为(T;F)＜SET，且＞SET低电压启动，而AT所和分区所故测装置采用低电压(T;F)＜SET和馈线电流（相关供电臂和吸上电流）(T1;F1;T2;F2;AT)＞SET，且＞SET的启动方式。各所故测装置以各自的启动判别方式分别运行，并将数据存储在相应所亭故障测距装置的事件报告中。

图3中，当线路某区间或某点发生短路或断线接地故障时，相应供电臂中的3个所亭故测装置同时启动，当变电所馈线和主变低压侧断路器发生跳闸，牵引变电所故测装置接收到跳闸信息后，立即向相关AT所（所1）和分区所（所2）利用专用故测通道发出召唤数据命令，AT所和分区所向牵引变电所发出相关故测装置数据，变电所故测装置接收相关数据并计算，给出故测结论报文。

图3 全关联AT故障测距网络结构

3 异常报文的处理

故障测距系统会受客观因素（测距通道故障、测距通信设备故障）的影响出现异常。如果依据异常故障报告所指示的故障点进行查找，误差较大，容易造成抢修的延误，所以必须首先根据经验判断测距报告是否正常。如果测距报告异常，需借助既有数据进行人工推算，具体步骤如下。

（1）判断测距报告是否正常。

正常的测距报告中，变电所、AT所和分区所的数据均是完整的，并显示相应的数据。

异常的测距报告主要有如下特征：（a）缺失小所的数据，报告提示小所数据接收失败；（b）如果故障测距报文中所1或所2数值全部显示为0，则说明该所亭的故障测距装置未启动；（c）全并联情况下不采用AT测距法，而采用电抗法测距。

（2）判断测距报告异常后，首先比较牵引变电所的同一供电方向上的各馈线电流，计算式为

D=(çT1ú+çF1ú)-(çT2ú+çF2ú) （3）

如果差值D在100 A以上，说明故障发生在第一AT段，可采用上下行电流比法进行计算。

如果差值D≤100 A，说明故障在第二AT段，这时判断测距报告中所1和所2数据的情况：如果仅缺失一个所亭的数据，则数据缺失所亭的吸上电流可利用变电所馈线电流之和减去变电所吸上电流和有数据小所的吸上电流进行计算，假设所1数据缺失，则其吸上电流计算式为

AT1=çT1ú+çF1ú+çT2ú+çF2ú-çATú-çAT2ú（4）

同理可得到供电臂上相关联的另外2处所亭的吸上电流，然后利用式（1）进行故障测距。如果2处小所数据均未显示，则须安排人员前往无人值守的小所调取测距装置数据（吸上电流值），得到供电臂上3处所亭的吸上电流后，利用式（1）进行故障测距。

4 实例验证

2017年4月23日06：15：48，某牵引变电所213、214DL跳闸，阻抗I段动作，重合闸成功。相关故障测距数据见表1。

表1 故测数据

利用式（3）可得出电流差值为4 A，差值较小，说明故障点在第二AT段；缺少所1数据，可利用式（4）进行计算，得出缺少数据所亭的吸上电流AT1= 1 131 A，利用式（2）计算得出= 0.769，利用式（1）计算得出= 23.485 km，而实际故障点为23.551 km，误差为66.21 m，该结果对故障点查找具有很强的指导意义。

5 结语

我国高速铁路总里程已突破2.5万km，针对高速铁路的牵引网线路故障情况进行理论分析和研究，寻找合适的故障测距方法并加以修正，提出故障测距系统出现异常时的应对预案，对保证铁路牵引供电系统处于良好的运行状况，确保铁路安全、可靠、稳定运营均具有重要意义。

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The paper introduces the basic theories on fault location carried out by all parallel AT suck current ratio method, illustrates with emphasis the counter measures for the message abnormality occurred during fault location operated by this method, verifies the method by providing actual examples; it has practical significance for profound researches and modification of fault location methods.

AT power supply; suck current ratio; fault location

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.03.023

U226.5

B

1007-936X(2018)03-0076-03

2017-06-12

李 瑞，肖世辉，王海涛.中铁电气化局集团京沪高铁维护管理公司天津维管段，工程师。