铁路10kv贯通、自闭线故障区段定位装置的研制

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1、图1-1.贯通/自闭线供电方式其中电气设备中最主要的是信号灯，信号灯的电源经由两侧变压器T1、T2将10kV变为380V，送入信号灯控制箱，控制箱内的双电源自动切换装置自动投切两侧电源，以确保信号灯不会失电。电力贯通线路除了为电气设备供电外，还肩负着铁路沿线各站、各厂段的工作、生活用电的供电任务；自动闭塞线路是自动闭塞信号设备、驼峰道岔自动集中设备等铁路一级负荷的专用供电线路。自闭线和贯通线一般均出线于自动闭塞配电所内的贯通母线，沿铁路布设，二者互为备用，为每台控制箱(电气设备)供电。铁路贯通/自闭线既具备电

2、力系统供电的特点，又有其自身的特殊性，主要表现在以下几个方面：1)供电距离长。按规定，供电区间长度一般为40～60km，但由于地形条件的限制，供电跨度常常超过60km，达到80甚至100km，而且地形复杂，气候多变，再加上人为破坏的因素，事故时常发生。2)负荷点多，负荷小。供电负荷沿铁路分布，主要用电对象是铁路沿线信号灯等电气设备，以及沿线各厂段的工作、生活用电，负荷小，但接入点很多。3)供电可靠性要求极高。贯通/自闭线在每个供电区间的每个供电环节都采用双电源供电方式，一侧失压后，另一侧自动投切，两者互为备用

3、。4)供电线路呈线状，无分支。普通的供电网络呈多出线多分支的网状结构，而贯2通/自闭线呈线状，无分支，接线相对简单。现役的继电保护装置能够实现线路的短路、过流、失压等各项保护以及线路间的自动投切功能，但当线路发生故障时，不能迅速可靠的找到故障所发生的位置，总是要采用人工查找方式，这样不但浪费了大量人力物力，而且会造成长时间的停电，严重影响信号装置的正常供电，从而对列车运行造成极大的安全威胁。1.2故障定位的研究现状传统上配电网采用逐条拉闸停电的方法查询故障线路，在选出故障线路后派人沿线寻找具体的故障点，这种停

4、电选线的方法工作量大，且会造成长时间的停电事故。随着计算机技术和测量技术的不断发展，FTU等监控终端设备大量用于配电网中，为提高配电自动化、保障供电可靠性提供了前提。故障发生后，利用FTU提供的故障信息实现配电网快速、准确的故障定位，为隔离故障及恢复供电提供前提条件。现有的基于FTU的SCADA系统实现配电网故障定位和隔离的算法主要有两大类:一类是以图论知识为基础，根据配电网的拓扑结构进行故障定位，如矩阵算法、传递函数算法和拓扑辨识等；另一类是以人工智能方法为基础，如采用神经网络、遗传算法和模式识别算法等。文

5、[1]首次提出了适用于各种配电网故障区段判断的矩阵算法，针对配电网络结构获得网络描述矩阵，在发生故障时根据安放于馈线分段开关处和主变电所的RTU上报的过电流信息生成故障信息矩阵，通过两者的异或运算得到故障判断矩阵，经规格化处理后确定故障区段。从解决双电源及多电源并列供电系统等复杂配网的故障定位问题及提高算法计算效率入手，文[2]提出了基于现场监控终端的故障定位优化矩阵算法，该算法以矩阵分析为基础，采用分线路存储技术并以矩阵间有效元素的直接运算代替矩阵计算，改善了系统的存储效率和算法的工作量，与优化前矩阵算法相

6、比，扩大了算法的适用范围及提高了算法的计算效率。文[3]将配电网故障定位矩阵算法中电网结构简化为以开关作节点的网络，应用电工网络图论原理建立节点的邻接矩阵和节点信息矩阵，讨论了一种基于FTU的馈线网络故障区段判断矩阵及算法，并通过算例验证了方法的正确性。文[4]针对多电源复杂配电网提出了一种故障定位的新算法，根3据有向连接关系确定的不对称网络描述矩阵和考虑了方向的故障电流进行对比即可判定故障区间，该算法无需进行矩阵相乘的繁琐运算，且当电源数增加时，程序设计简单无需进行规格化调整，并具有良好的实时性。在分析了前

7、述算法的不足后，文[5]提出了解决问题的新统一矩阵算法，并通过实例证明了算法的有效性。文[6]阐述了应用于配电网故障定位的传递函数法原理，给出了单相和三相配电线路接地故障定位的传递函数公式，并分析了依据传递函数波形的频率、相位和幅值特征进行故障定位的判据，从理论公式的数值计算和实际线路仿真两方面论证了判据的可靠性和有效性。文[7]以三相配电网线路在不换位情况下的接地故障检测为研究对象，对传递函数法作了改进，从而扩展了其在配网接地故障定位中的应用范围。在原有传递函数法的基础上，文[8]提出了根据频域波形特性与配

8、电线路结构关系的配电网接地故障定位的分支故障信息法，该方法利用数字信号处理提取线路接地故障分支的故障信息作为接地故障定位的判据，并通过仿真计算实例，结合实际理论分析证实了本方法的有效性。文[9]通过实验室线路模拟试验及结果分析进一步论证了传递函数法在配电网接地故障定位中的有效性，为其实际应用进行了试验性的准备工作。基于拓扑辨识的配电网故障定位算法将配电网络的拓扑描述矩阵分解成不含区域和只含区域的矩阵