對京廣高鐵AT故標(biāo)問題的分析

王彥榮，李文起，秦曉偉，羅長久

對京廣高鐵AT故標(biāo)問題的分析

王彥榮，李文起，秦曉偉，羅長久

通過對京廣高鐵變電所AT故標(biāo)發(fā)生的諸多問題的分析，找到了發(fā)生問題的原因，制定了針對性的完善措施并組織實(shí)施，效果良好，大大提高了故標(biāo)的精度?？晒┬陆ǜ咚勹F路的驗(yàn)收借鑒和新開通高速鐵路的運(yùn)行管理參考。

變電所；故標(biāo)；問題；分析；完善

0 引言

在高速鐵路和客運(yùn)專線中，一般多采用全并聯(lián)AT供電方式，與之相對應(yīng)的AT故障標(biāo)定裝置（以下統(tǒng)一簡稱AT故標(biāo)）綜合采用AT中性點(diǎn)吸上電流比測距原理和電抗法測距原理來實(shí)現(xiàn)，即重合成功時采用吸上電流比測距原理，重合失敗或通道故障時采用電抗法測距原理。AT故標(biāo)指示的故障點(diǎn)距離（位置）的準(zhǔn)確與否直接影響到接觸網(wǎng)故障點(diǎn)的查找，影響到故障延時的長短，因此，故標(biāo)的作用變得越來越重要。石家莊供電段管轄的京廣高鐵自開通運(yùn)營以來，接觸網(wǎng)發(fā)生了多起跳閘，大多數(shù)跳閘故標(biāo)指示比較準(zhǔn)確，但也有部分跳閘存在指示距離誤差大、故障類型錯誤等一系列問題，影響了接觸網(wǎng)的故障查找，客觀上造成供電事故發(fā)生后不能迅速搶修，直接影響了高速鐵路的正常運(yùn)輸。

1 京廣高鐵AT故標(biāo)存在的問題

（1）AT故標(biāo)電抗法和吸上電流比測距誤差均大。2014年2月11日石家莊變電所213#饋線送電時跳閘，重合閘未啟動，AT故標(biāo)電抗法測距誤差2.083 km。2014年3月12日，石家莊變電所213#、 214#開關(guān)跳閘，AT故標(biāo)吸上電流比測距誤差0.92 km。

（2）AT故標(biāo)對故障電流測量顯示不正常。2014年4月20日，定州東變電所211#、212#斷路器跳閘，AT故標(biāo)指示上行T線故障，但變電所212#饋線F線故障電流為2 011 A，大于其T線電流1 358 A，AT故標(biāo)對故障電流的顯示明顯錯誤。

（3）AT故標(biāo)對故障類型指示錯誤。2014年4月22日，保定東變電所213#、214#斷路器跳閘。AT故標(biāo)指示上行T線故障，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，靳莊AT所上下行聯(lián)絡(luò)隔離開關(guān)W12的F極絕緣子處有燒傷痕跡，即AT故標(biāo)指示的故障類型明顯錯誤。

2 京廣高鐵AT故標(biāo)簡介

京廣高鐵石家莊供電段管內(nèi)AT故標(biāo)采用了2個廠家的不同測距裝置，石家莊變電所以南即石鄭段采用的是天津凱發(fā)生產(chǎn)的DK3571A型電鐵故標(biāo)裝置；石家莊變電所以北（包括石家莊變電所）即京石段采用的是成都交大許繼生產(chǎn)的WCK-892GC型電鐵故標(biāo)裝置。2個廠家測距均采用吸上電流比原理，但計(jì)算方法不同。下文作一具體分析。

（1）天津凱發(fā)AT故標(biāo)計(jì)算方法。

故障距離L算法：

實(shí)際有2個區(qū)間，若故障發(fā)生在第一區(qū)間，則式（1）可改寫為

若故障發(fā)生在第二區(qū)間，則式（1）可改寫為

式中，L為故障點(diǎn)距變電所饋線斷路器出口的距離（包括供電線）；D1為變電所距AT所的距離；D2為AT所與分區(qū)所之間的距離；Iss，I1，I2分別為變電所、AT所與分區(qū)所中性點(diǎn)的吸上電流和；Qss，Q1，Q2分別為變電所、AT所與分區(qū)所的漏抗值；Kss，K1，K2分別為變電所、AT所與分區(qū)所的電流分布系數(shù)。對標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間線路K = 1.0。

（2）交大許繼AT故標(biāo)計(jì)算方法。

測距公式為

式中，k、k+1為故障AT段兩端的吸上電流編號；Di為各AT段長度；χi為各分段點(diǎn)距離；Qn為各分段點(diǎn)出故障時的吸上電流比。

從上述故障距離的計(jì)算公式可以看出，影響故標(biāo)指示誤差的因素基本相同，具體如下：

a.線路原始參數(shù)整定。包括變電所-AT所距離、AT所-分區(qū)所距離、供電線長度、電纜長度等。

b.計(jì)算系數(shù)。凱發(fā)AT故標(biāo)計(jì)算中包括各個所漏抗Qss、Q1、Q2和各個所電流分布系數(shù)Kss、K1、K2；交大許繼AT故標(biāo)計(jì)算中將每個區(qū)間分4段，每段的吸上電流比Qn。

c.換算公里標(biāo)參數(shù)。包括變電所公里標(biāo)、修正距離和公里標(biāo)方向等。變電所公里標(biāo)交大許繼指變電所位置的公里標(biāo)，凱發(fā)指變電所出口上網(wǎng)點(diǎn)的公里標(biāo)。

3 京廣高鐵AT故標(biāo)存在的問題

下面從故障數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)場檢查測試、測距原理等幾方面，分析AT故標(biāo)存在的諸多問題產(chǎn)生的原因。

3.1 故障數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場檢查測試

以定州東變電所211#、212#饋線2014年4月20日跳閘數(shù)據(jù)為例。各所電流值分布見表1。從表1可以看出，變電所總饋出電流6 716 A，總吸上電流6 711 A，總短路電流6 120 A，AT所吸上電流3 930 A，分區(qū)所吸上電流1 513 A。由此得出：

（1）總饋出電流和總吸上電流基本相等，總短路電流比理論計(jì)算電流小600 A左右，電流關(guān)系不平衡。

（2）AT所、分區(qū)所吸上電流與理論計(jì)算值基本相等。

（3）各所上行F線電流If2不平衡。即AT所It2電流最大，變電所If2電流最大。根據(jù)交大許繼AT故標(biāo)原理，變電所故標(biāo)裝置T、F線接反后，不影響AT所-分區(qū)所吸上電流的計(jì)算結(jié)果，對故標(biāo)指示距離沒有影響，但影響故障類型指示結(jié)果。據(jù)此判斷為變電所AT故標(biāo)裝置交流電流回路212T線、212F線二次回路接反，現(xiàn)場檢查是肯定的。

表1 定州東變電所饋線故障時各所電流值表

3.2 原因分析

從上述2個廠家的測距公式和定州東變電所跳閘數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)場檢查可以看出，造成AT故標(biāo)諸多問題的原因有以下幾方面：

（1）故標(biāo)指示距離誤差大的產(chǎn)生原因。

a.AT故標(biāo)的線路原始參數(shù)整定錯誤。主要表現(xiàn)在兩點(diǎn)：一是供電線長度沒有計(jì)算在內(nèi)，如石家莊變電所213#、214#饋線AT故標(biāo)中，電抗法測距參數(shù)設(shè)置時未計(jì)算變電所饋線出口1.18 km供電線長度。二是變電所-AT所、AT所-分區(qū)所距離計(jì)算錯誤，與實(shí)際相差較大。如保定東變電所211#、212#饋線變電所-孫村AT所距離和實(shí)際距離相差近3 km。

b.計(jì)算系數(shù)整定不合理。對石鄭段的天津凱發(fā)故標(biāo)裝置來說，主要是變電所AT漏抗、子所AT漏抗和子所的AT電流分布系數(shù)設(shè)定不合理；對京石段的交大許繼故標(biāo)裝置來說，主要是吸上電流比Q值設(shè)定不合理，計(jì)算時小數(shù)點(diǎn)只取2位，沒有四舍五入功能，造成個別情況下計(jì)算誤差較大；分段長度與實(shí)際出入較大。

c.檢壓方式和程序判定不匹配。交大許繼的AT故標(biāo)在開通之初只采集了T線電壓，程序默認(rèn)U1為下行T線電壓，U2為上行T線電壓。2013年4月多次大風(fēng)造成F線故障時，因AT故標(biāo)電抗法測距指示誤差較大，且阻抗角為負(fù)值，廠家于當(dāng)年6月份調(diào)整了測距裝置接線，將U2改接為F線電壓。但從新安村變電所211#、212#饋線2014年3月25日的跳閘數(shù)據(jù)來看，雖然接線進(jìn)行了調(diào)整，但裝置內(nèi)部程序?qū)﹄妷旱呐袛嗖⑽催M(jìn)行修改，T線故障應(yīng)取U1，實(shí)際計(jì)算時取的是F線電壓U2。

d.AT故標(biāo)誤差精度調(diào)整難度大。京廣高鐵輸入的各種技術(shù)參數(shù)都是參照武廣高鐵得來的經(jīng)驗(yàn)值，與京廣高鐵實(shí)際情況不相符，造成較大的誤差。

影響故標(biāo)測距的因素比較多，現(xiàn)場又無法在3個所同時加壓加流進(jìn)行測距試驗(yàn)驗(yàn)證，只能通過實(shí)際跳閘后的指示情況進(jìn)行逐步的修正。因此，AT故標(biāo)誤差精度調(diào)整難度比較大。

（2）故標(biāo)線別判斷錯誤。經(jīng)過理論分析和現(xiàn)場檢查認(rèn)為，造成T線或F線故障類型判定錯誤的主要原因是部分AT故標(biāo)電流回路接線不正確，如T線與F線電流回路接反。通過故障跳閘后現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)靳莊AT所GIS柜內(nèi)部T線和N線接反，北白樓分區(qū)所、定州東變電所饋線GIS柜內(nèi)部AT故標(biāo)裝置電流回路的T線和F線接反。

（3）AT故標(biāo)故障率高。由于AT吸上電流比型故標(biāo)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既涉及到變電所、AT所、分區(qū)所數(shù)據(jù)采集，又涉及到它們之間的通道系統(tǒng)。上述任何一處發(fā)生問題，AT吸上電流比型故標(biāo)就將無法正確指示故障點(diǎn)距離。實(shí)際運(yùn)行證明，AT吸上電流比型故標(biāo)故障率相對很高。

4 解決措施及效果

4.1 解決措施

針對上述原因，北京鐵路局石家莊供電段與路局供電處組織AT故標(biāo)廠家召開了京廣高鐵AT故標(biāo)分析研討會，共同制定了解決AT故標(biāo)各種問題的措施。具體如下：

（1）重新核對京廣高鐵全線線路的原始參數(shù)，對誤差大的進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)接觸網(wǎng)上網(wǎng)點(diǎn)隔離開關(guān)的公里標(biāo)、供電線長度、電纜長度重新核對線路的原始參數(shù)，確保原始數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。將故障點(diǎn)指示距離誤差較大的饋線作為參數(shù)核對的重點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)AT故標(biāo)裝置整定的線路參數(shù)與實(shí)際情況相差較大時，及時組織相關(guān)檢修車間進(jìn)行調(diào)整。

（2）檢查電流回路接線，組織調(diào)整錯誤接線。對已分析發(fā)現(xiàn)的多處接線錯誤，立即組織相關(guān)檢修車間利用夜間停電天窗時間，對接線進(jìn)行檢查核對，對錯誤的接線進(jìn)行調(diào)整。后續(xù)利用京廣高鐵檢修試驗(yàn)的時機(jī)，安排各檢修車間對全線AT故標(biāo)交流電流回路進(jìn)行檢查、核對，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整。

（3）加強(qiáng)跳閘分析，隨時調(diào)整AT故標(biāo)的各種系數(shù)。對京廣高鐵開通以來變電所誤差較大的跳閘數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對整定不合理的各種系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。如將石家莊變電所213#、214#饋線AT故標(biāo)的電流分布系數(shù)由1改為1.2、漏抗系數(shù)由7改為10。

（4）組織廠家對故標(biāo)程序和接線進(jìn)行完善。針對交大許繼故標(biāo)存在的2個問題，采取如下完善措施：一是Q值計(jì)算時小數(shù)點(diǎn)四舍五入取2位；二是將京石段各變電所AT故標(biāo)裝置輸入電壓統(tǒng)一調(diào)整為U1接T線、U2接F線。三是改變檢壓方式，同時采集T線和F線電壓。對AT故標(biāo)裝置程序進(jìn)行修改完善，使電抗法測距計(jì)算電壓能根據(jù)故障性質(zhì)自動選擇T線電壓或F線電壓，實(shí)現(xiàn)電壓的自動判別。

4.2 措施實(shí)施及效果

2014年5月底針對京廣高鐵全線AT故標(biāo)按上述措施進(jìn)行了全面排查整治，包括錯誤接線調(diào)整、線路參數(shù)核對調(diào)整、故標(biāo)系數(shù)調(diào)整、故標(biāo)程序和接線完善，效果顯著，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)檢壓和合理判斷，故標(biāo)誤差明顯減小，再未發(fā)生故障類型指示錯誤等問題。舉例說明如下：

（1）石家莊變電所213#、214#饋線AT故標(biāo)裝置。2014年4月15日，對石家莊變電所213#、214#饋線AT故標(biāo)裝置各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整。2014年4月16日8：31，石家莊變電所213#、214#饋線跳閘，重合成功。故標(biāo)指示K284+900，跳閘實(shí)際故障點(diǎn)242#（K285+216）支柱，誤差為0.316 km，比調(diào)整前的0.92 km減小了0.604 km。

（2）定州東變電所211#、212#饋線AT故標(biāo)裝置于2014年4月25日組織對定州東變電所211#、212#饋線AT故標(biāo)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，對錯誤接線進(jìn)行了調(diào)整。5月8日6：38定州東變電所211#、212#跳閘，指示故障點(diǎn)在K184+350，實(shí)際故障點(diǎn)在K184+497，誤差0.147 km，比調(diào)整前的誤差0.975 km減小了0.828 km。

5 結(jié)語

鑒于高速鐵路運(yùn)行的特殊性，故障發(fā)生后線路快速恢復(fù)行車至關(guān)重要，而作為指導(dǎo)接觸網(wǎng)進(jìn)行故障查找的AT故標(biāo)的作用也變得更為突出和關(guān)鍵。特提出如下幾點(diǎn)對AT故標(biāo)的改進(jìn)措施和注意事項(xiàng)，希望對新開通高鐵線路有所幫助和提示。

（1）故標(biāo)裝置整定的原始線路參數(shù)正式開通前應(yīng)進(jìn)行核對。核對以施工結(jié)束后的接觸網(wǎng)實(shí)際線路參數(shù)為準(zhǔn)，不能以設(shè)計(jì)圖為準(zhǔn)。

（2）故標(biāo)裝置應(yīng)將T線電壓和F線電壓全部接入，這樣在F線故障重合失敗使用電抗法測距時，不會因電壓采集錯誤造成指示誤差過大。

（3）由于AT故標(biāo)涉及多個所亭，無法進(jìn)行模擬試驗(yàn)。開通前驗(yàn)收時，要注意檢查AT故標(biāo)裝置交流電流回路的接線，特別是GIS柜內(nèi)交流電流回路的接線，防止接線錯誤。

[1] 天津凱發(fā)電氣股份有限公司.DK3571A電鐵故障測距裝置技術(shù)說明書.

[2] 成都交大許繼有限公司.WCK-892GC AT故障測距裝置說明書.

The article analyses the problems of the AT power supply fault locator, JingGuang High Speed Railway. We found the reasons of these problems, and drafted specific measures. These measures created a positive effect, improved the accuracy of fault locator. The article can be a reference for new High Speed Railway’s acceptance check and operation managements.

Traction substation; fault location; problems; analyze; improve

U226.8+1

B

1007-936X(2015)01-0001-04

2014-06-21

王彥榮.北京鐵路局石家莊供電段，高級工程師，電話：13722862206；

李文起.北京鐵路局石家莊供電段，高級工程師；

秦曉偉，羅長久.北京鐵路局石家莊供電段，工程師。