電氣化鐵道牽引網(wǎng)故障定位方法
【專(zhuān)利摘要】電氣化鐵道牽引網(wǎng)故障定位方法，涉及電氣化鐵道牽引網(wǎng)技術(shù)。本發(fā)明包括下述步驟：步驟1：監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，形成電壓有效值矩陣U[k]、電壓瞬時(shí)值矩陣u[k]、電流有效值矩陣I[k]、電流瞬時(shí)值矩陣i[k]；步驟2：計(jì)算基頻電壓有效值、實(shí)部和虛部，以及基頻電流有效值、實(shí)部和虛部；步驟3：計(jì)算正常工作時(shí)基頻電壓的實(shí)部XR，虛部XI和有效值X有效值；同理計(jì)算電流瞬時(shí)值以及基頻電流有效值、實(shí)部和虛部；步驟4：設(shè)定各條饋線線路的短路電流閾值；步驟5：找出所有超過(guò)短路電流閾值的監(jiān)測(cè)點(diǎn)；步驟6：查找故障線路；步驟7：確定故障發(fā)生的具體位置。本發(fā)明準(zhǔn)確地通過(guò)傅里葉變換得到暫降過(guò)程的特征量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電氣化鐵道牽引網(wǎng)故障定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別涉及電氣化鐵道牽引網(wǎng)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電氣化鐵道里程在我國(guó)現(xiàn)在的鐵路運(yùn)輸比重中日益擴(kuò)大，牽引網(wǎng)供電線路的不斷增多，牽引網(wǎng)線路運(yùn)行狀況對(duì)鐵路安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)有著舉足輕重的作用，因此牽引網(wǎng)線路一旦發(fā)生了故障，我們必須盡快的找到故障點(diǎn)，并及時(shí)排除線路故障，才能恢復(fù)正常供電，確保鐵路運(yùn)行的安全。我國(guó)的電氣化鐵路牽引網(wǎng)負(fù)荷有一定的特殊性，運(yùn)行比較靈活，經(jīng)常容易發(fā)生故障，大部分的瞬時(shí)故障可以通過(guò)自動(dòng)重合閘恢復(fù)正常。但是也有一些永久性的故障，一時(shí)難以修復(fù)，會(huì)給鐵路運(yùn)輸造成極大的安全隱患。由于鐵路系統(tǒng)是一個(gè)整體的系統(tǒng)，一條線路發(fā)生故障，其他測(cè)距裝置的測(cè)量結(jié)果也會(huì)受到影響，一個(gè)牽引變電所通常會(huì)給多條線路并行供電，因此在進(jìn)行故障定位之前，我們首先要確定故障所在的線路，再在故障線路上確定故障位置。
[0003]目前鐵路線路故障測(cè)距方法主要有阻抗法和行波法，但是其只能對(duì)饋線故障進(jìn)行定位。基于整個(gè)牽引變電所的故障定位卻是一大技術(shù)難題，通過(guò)在每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝故障錄波儀，觀察故障電壓電流波形，可以查找故障 線路，但是故障錄波儀一般用于高壓場(chǎng)所，其成本頗高。也可以通過(guò)人工尋線的方式查找故障位置，但其費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率太低。
[0004]相關(guān)現(xiàn)有技術(shù):
[0005](I)電壓暫降起始時(shí)刻的選擇。第一種方法是將電壓有效值跌落到正常值的90%作為電壓暫降起始時(shí)刻第二種方法是對(duì)原始采樣信號(hào)選擇適宜的窗函數(shù)進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換，可得到信號(hào)的頻譜幅值分布圖。如圖1為加Blackman窗得到短時(shí)傅里葉變換各高頻分量頻譜圖。選擇3次與4次諧波分量的頻譜序列和的峰值作為電壓暫降起始時(shí)刻[2]。第三種DB6小波法，該方法具有很強(qiáng)的奇異點(diǎn)檢測(cè)能力，可以應(yīng)用DB6小波對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行3尺度分解，選擇高頻系數(shù)模的極大值，從而確定擾動(dòng)的起始時(shí)刻[2]。
[0006](2)電力系統(tǒng)中，可以通過(guò)相電流突變量法進(jìn)行饋線故障判斷[3]。當(dāng)相電流突變量超過(guò)設(shè)定的閾值且相電流的值由小變大，則判斷發(fā)生故障。
[0007]Δ ik= I I ik-1k_N 1-1 ik-N-1k-2N I I (6)
[0008]ik_NSk時(shí)刻之前一周期的電流值，ik_2N為k時(shí)刻之前兩個(gè)周期的電流值。當(dāng)Aik≥kX 表示發(fā)生短路故障。k為可靠系數(shù)，為系統(tǒng)設(shè)置短路電流。這種方法是基于電流采樣瞬時(shí)值進(jìn)行故障判斷，采樣數(shù)據(jù)有很多的隨機(jī)性，當(dāng)采樣數(shù)據(jù)過(guò)零點(diǎn)時(shí)，存在較大的誤差。
[0009](3)電力系統(tǒng)一般根據(jù)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作判斷故障線路，但是對(duì)于一些嚴(yán)重的短路故障，可能存在越級(jí)跳閘現(xiàn)象[4]，從而影響故障線路的正確查找。同時(shí)功率能量法也是尋找擾動(dòng)源的一種方法，它是根據(jù)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，瞬時(shí)功率與系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的瞬時(shí)功率之差求得擾動(dòng)功率，進(jìn)而求得擾動(dòng)能量，再根據(jù)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的擾動(dòng)能量流動(dòng)方向確定擾動(dòng)方向，結(jié)合各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的擾動(dòng)方向，可以確定故障線路。但是，擾動(dòng)信號(hào)可大可小，擾動(dòng)功率是一種交換功率，依據(jù)擾動(dòng)功率和能量的擾動(dòng)方向進(jìn)行故障定位其結(jié)果并不可靠，可能會(huì)導(dǎo)致定位
錯(cuò)[5] 。[0010](4)行波法是在輸電網(wǎng)的故障定位中應(yīng)用非常廣泛，在近幾年中，該方法逐漸被應(yīng)用到接觸網(wǎng)的故障定位中。但是由于接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了信號(hào)識(shí)別的難度，難以進(jìn)行準(zhǔn)確定位,并且行波法對(duì)于信號(hào)采樣頻率要求高(MHz)，投入成本較大，在接觸網(wǎng)故障定位的頭用性不聞[6]。
[0011](5)目前應(yīng)用較廣泛的故障定位方法是阻抗法。阻抗法利用回路中的電抗值不受故障電阻影響的特點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量和計(jì)算線路首端至故障點(diǎn)的線路電抗，根據(jù)傳輸線的線路電抗值與長(zhǎng)度成正比的原則，即可確定故障距離，因方法原理簡(jiǎn)單、投資少，受到了大量科研人員的青睞，成為應(yīng)用最為廣泛的方法。然而在實(shí)際運(yùn)行中，阻抗法并未能充分發(fā)揮出其精確定位的效果，其主要問(wèn)題在于:接觸網(wǎng)線路復(fù)雜，混合線路多，線路參數(shù)不準(zhǔn)確等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種快速、準(zhǔn)確的定位故障的電氣化鐵道牽引網(wǎng)故障定位方法。
[0013]本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，電氣化鐵道牽引網(wǎng)故障定位方法，其特征在于，包括下述步驟:
[0014]步驟1:監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，形成電壓有效值矩陣U[k]、電壓瞬時(shí)值矩陣u[k]、電流有效值矩陣I [k]、電流瞬時(shí)值矩陣i[k]，其中k為以上各矩陣中數(shù)據(jù)的序號(hào)(k=0，l，2…η)；
[0015]步驟2:在電壓有效值矩陣U[k]中，確定電壓有效值暫降到正常工作的百分比為Al的電壓有效值采樣數(shù)據(jù)序號(hào)k1;以及該點(diǎn)之后A2個(gè)周波電壓有效值采樣數(shù)據(jù)序號(hào)k2 ；
[0016]依據(jù)k2值，在電壓瞬時(shí)值矩陣u [k]中，取k2到kn范圍的電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)存為矩陣x[k] (k=0，l，...，n，n e Z，Z是正整數(shù)集合)，再循環(huán)取x[k]中的每個(gè)數(shù)值代入公式(I)、
(2)、(3)的x(k)變量中進(jìn)行運(yùn)算，得到基頻電壓有效值、實(shí)部和虛部；
[0017]同理，在電流瞬時(shí)值矩陣u[k]中，取k2到匕范圍的電流瞬時(shí)值數(shù)據(jù)，代入下述公式(1)，(2)，(3)，計(jì)算基頻電流有效值、實(shí)部和虛部；
【權(quán)利要求】
1.電氣化鐵道牽引網(wǎng)故障定位方法，其特征在于，包括下述步驟: 步驟1:監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，形成電壓有效值矩陣u[k]、電壓瞬時(shí)值矩陣u [k]、電流有效值矩陣I [k]、電流瞬時(shí)值矩陣i[k]，其中k為以上各矩陣中數(shù)據(jù)的序號(hào)(k=0，l，2…η)；步驟2:在電壓有效值矩陣U[k]中，確定電壓有效值暫降到正常工作的百分比為Al的電壓有效值采樣數(shù)據(jù)序號(hào)k1;以及該點(diǎn)之后A2個(gè)周波電壓有效值采樣數(shù)據(jù)序號(hào)k2 ； 依據(jù)k2值，在電壓瞬時(shí)值矩陣u [k]中，取k2到kn范圍的電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)存為矩陣X [k](k=0, 1，...，n，n e Z，Z是正整數(shù)集合)，再循環(huán)取x [k]中的每個(gè)數(shù)值代入公式(I)、(2)、(3)的x(k)變量中進(jìn)行運(yùn)算，得到基頻電壓有效值、實(shí)部和虛部； 同理，在電流瞬時(shí)值矩陣u[k]中，取k2到kn范圍的電流瞬時(shí)值數(shù)據(jù)，代入下述公式(1), (2)，(3)，計(jì)算基頻電流有效值、實(shí)部和虛部；
2.如權(quán)利要求1所述的電氣化鐵道牽引網(wǎng)故障定位方法，其特征在于，所述仏=90%，Ag_2，Ag-3 。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK103941149SQ201410113840
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】董鳳翔, 唐朝國(guó), 馬俊, 張毅, 熊強(qiáng)東, 須嘯海, 龍?jiān)? 潘英, 鄧云川, 楊洪耕, 張春秋 申請(qǐng)人:四川曠谷信息工程有限公司