城市軌道交通供電直流側(cè)短路故障定位技術(shù)探討

鄒艷

在我國，人們?nèi)粘３鲂幸央x不開交通工具，目前許多城市將機車作為公共交通工具，在為其供電時直流測短路產(chǎn)生的危害較大，需及時監(jiān)測并排除故障。本文通過說明供電直流側(cè)短路故障的主要類型，簡要介紹了故障定位的幾種方法，對貝瑞隆模型的工作原理及實現(xiàn)過程做出介紹，希望為城市軌道交通的安全運行起到做出貢獻。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通；供電方式；直流測短路；故障定位

每座城市都有其獨特的軌道交通，因為城市軌道交通與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)，交通穩(wěn)定、安全、流暢運行是促進整座城市經(jīng)濟繁榮發(fā)展的前提條件，然而，城市軌道交通的運行需要電力系統(tǒng)作為支持，所以供電系統(tǒng)的安全性直接關(guān)系交通的穩(wěn)定運行。在供電過程中，直流側(cè)短路產(chǎn)生的危害非常大，若發(fā)生故障會帶來嚴重的經(jīng)濟損失，應及時進行排除。

1 供電直流測短路故障的主要類型

一般而言，電網(wǎng)內(nèi)引入三十五千伏和十千伏的電壓，而軌道交通在實際運行過程中將其降壓整流，通過一定方式的轉(zhuǎn)換和運輸實現(xiàn)供電，若依據(jù)短路方式為故障分類，則大致可分為兩種，即金屬性短路和非金屬性短路，下面將分別對這兩類故障進行介紹。

1.1 金屬性短路故障

金屬性短路是指在為城市軌道交通提供電能的過程中由金屬發(fā)生直接接觸引發(fā)的故障，一般分為兩種情況，其一是第三軌與走形軌發(fā)生直接接觸，其二是接觸網(wǎng)與走形軌發(fā)生直接接觸，這兩種情況都會導致絕緣支架被擊穿并造成短路，通常這類故障的發(fā)生是人為所致。另一原因可能發(fā)生在維修過程中，工人在維修時將電路斷開，但是在維修完成后未將接觸網(wǎng)接地線撤銷，一旦供電恢復，必然會引發(fā)金屬性短路，由于維修人員的粗心造成的短路故障須及時進行故障排除，不然可能會造成交通癱瘓或不可估量的經(jīng)濟損失。

1.2 非金屬性短路故障

非金屬短路大致可分為兩種情況，一種是兩個軌道之間經(jīng)過渡電阻發(fā)生短路，另一種是兩個軌道之間因絕緣泄露發(fā)生短路。通常這類故障是由于自然原因，例如在下雨天或大雪天氣時，城市輕軌沒有頂棚遮蓋的部分受到雨雪的覆蓋，雨雪作為導體使軌道之間形成通路而發(fā)生短路故障。也可能是由于軌道交通經(jīng)過長年累月的連續(xù)運行，接觸網(wǎng)或第三軌出現(xiàn)絕緣老化的現(xiàn)象，進而使電流外放或泄露，最終造成非金屬性短路故障。

2 供電直流測短路故障定位方法

2.1 阻抗法

阻抗法作為一種新型定位方法，是集合先進科學技術(shù)和先進思想的綜合手段，而這種定位方法又可根據(jù)工作原理和測量方法的不同分為單端量阻抗法和雙端量阻抗法，兩者相比較而言，單端量阻抗法的工作原理更簡便，而且更容易實現(xiàn)，最重要的是裝置成本較低，但由于對側(cè)系統(tǒng)過渡電阻極易對定位效果產(chǎn)生影響，因而造成故障定位精度不高，為了消除對側(cè)系統(tǒng)對精度的影響，可采用其他數(shù)學方法或物理方法消除過渡電阻，例如微分方程工頻法、一元二次方程法或電壓法等，從而達到提高精度的目的。而雙端量阻抗法的測量方法是所有故障定位中運用最廣泛的技術(shù)方法，其工作原理是推算兩端電壓流量，逐漸推算至故障點，當故障點兩端電壓相等就可得到故障點具體位置的信息，這種檢測方法主要依賴于現(xiàn)代化高科技技術(shù)和精確高的設備，因此定位精度更高。

2.2 行波法

行波法作為城市軌道交通直流輸電系統(tǒng)中很普通的定位方法，被引用的頻率很高，主要是因為其工作原理較簡單，運用行波傳輸理論基礎就很容易得到故障點的位置信息，這種方法在運用時僅僅需要運用測量裝置和行波，且只需測量記錄行波到達裝置的距離、時間及時間差，然后經(jīng)過計算便可獲得位置信息，這是因為對于不同的故障，測量得到的時間和時間差不相同。

上述兩種定位方法運行起來都很方便，且均具有許多優(yōu)點，例如計算方法簡單、定位精度高等，因此在直流輸電系統(tǒng)的故障定位時被運用的次數(shù)非常多，并且經(jīng)過多年來的實踐表明，這兩種定位方法可取得良好的效果，但是由于城市軌道交通直流供電系統(tǒng)投入實際運行時，要引用現(xiàn)代化高科技設備，需要投入大量資金購買設備，當然，采用何種方法進行定位可視具體情況而定，盡量保證在最經(jīng)濟的前提下提高對故障點具體位置的精確度。

3 基于貝瑞隆模型的時域故障

3.1 基本原理簡介

一般而言，當發(fā)生供電直流側(cè)短路故障時，保護裝置會發(fā)揮作用，當故障發(fā)生后，工作人員在確定故障點位置信息時可利用的信息有限，只有保護裝置記錄下來的電流和電壓，并且是故障發(fā)生之前形成的數(shù)據(jù)。由上文介紹可知故障定位方法有兩種，但均是在電流和電壓基波相量已知的前提下進行的，然而故障出現(xiàn)的時間很短暫，這無疑給數(shù)據(jù)提取增加難度，此時就需要收集故障發(fā)生之后與跳閘之前的時間段內(nèi)所有原始數(shù)據(jù)，利用這些原始數(shù)據(jù)在時域?qū)收宵c進行測算，多次試驗表明這種方案模型在檢測定位方面有明顯效果。

3.2 定位實現(xiàn)

目前城市軌道交通的供電系統(tǒng)一般采用單邊供電，當軌道交通處于正常運行時，收集到的電流、電壓數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出線性關(guān)系，通常表現(xiàn)為均勻下降變化，而當軌道交通出現(xiàn)故障時，故障點收集到的數(shù)據(jù)信息會遠離原有的線性關(guān)系，且故障點處的電壓是零，而電路中其他部分的數(shù)據(jù)仍是均勻變化。當出現(xiàn)數(shù)據(jù)突變的情況時，只需通過貝瑞隆模型進行計算和分析，得出故障點距離電源點的長度，即可確定故障點準確位置。

4 結(jié)束語

城市軌道交通與每個人的日常生活密切相關(guān)，代表著一座城市的經(jīng)濟發(fā)展程度和生活狀態(tài)，縱觀城市軌道交通的發(fā)展過程，其安全性、穩(wěn)定性已得到全面提升，但是軌道交通的安全運行需要人民群眾共同維護，也需要工作人員的細心和敬業(yè)，當出現(xiàn)交通故障時，可通過上文介紹的故障定位方法進行排除，保證及時清除故障，盡快恢復城市交通。

參考文獻

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[2]李福琴.分析城市軌道交通供電直流側(cè)短路故障定位方法[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（06）：50.

作者單位

江蘇省無錫汽車工程中等專業(yè)學校 江蘇省無錫市 214153