一例誤差較大的AT吸上電流比測(cè)距報(bào)告分析

李衛(wèi)民，張吉斌

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一例誤差較大的AT吸上電流比測(cè)距報(bào)告分析

李衛(wèi)民，張吉斌

針對(duì)南同蒲鐵路霍州變電所保護(hù)跳閘故障測(cè)距報(bào)告，從理論上分析導(dǎo)致誤差較大的原因，并提出解決方案。

吸上電流；故障測(cè)距；誤差

0 引言

南同蒲鐵路為既有電氣化改造鐵路，采用上下行末端不并聯(lián)的AT供電方式，故障點(diǎn)測(cè)距采用AT吸上電流比測(cè)距原理。2017年2月24日發(fā)生了一起T線(xiàn)短路故障，實(shí)際故障位置在AT所附近，故障點(diǎn)測(cè)距報(bào)告顯示的公里標(biāo)與實(shí)際位置相差較大，達(dá)4 km多。鑒于該次短路故障位置的特殊性，有必要對(duì)產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，以期為牽引供變電技術(shù)人員提供參考和借鑒。

1 保護(hù)動(dòng)作情況

2017年2月24日22：12：13，霍州變電所冷泉上行212饋線(xiàn)電流速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘，重合閘失敗。

故障參數(shù)：T線(xiàn)電壓13.05 kV，F(xiàn)線(xiàn)電壓 12.9 kV，T線(xiàn)電流2 782 A，F(xiàn)線(xiàn)電流1 743 A，線(xiàn)路阻抗角73.4°，電阻1.61W，電抗5.4W。測(cè)距報(bào)告公里標(biāo)K540+400，位置在霍州變電所—南關(guān)AT所區(qū)間，距離AT所2.68 km處。實(shí)際故障點(diǎn)公里標(biāo)K536+230，在南關(guān)AT所—冷泉分區(qū)所區(qū)間，距離AT所1.49 km處。測(cè)距誤差4.17 km。

各所中心公里標(biāo)：霍州變電所K549+800，南關(guān)AT所K537+720，冷泉分區(qū)所K514+920。

區(qū)間長(zhǎng)度：第一區(qū)間霍州變電所—南關(guān)AT所距離12.08 km。第二區(qū)間南關(guān)AT所—冷泉分區(qū)所距離22.80 km。故障供電臂示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 故障供電臂示意圖

2 故障測(cè)距報(bào)告及電流分布圖

霍州變電所故障測(cè)距裝置測(cè)距報(bào)告：上行T-R故障，AT測(cè)距動(dòng)作。故障距離9.56 km，公里標(biāo)K540+400，電阻1.72W，電抗5.47W，211 T線(xiàn)電流175 A，211 F線(xiàn)電流178 A，212 T線(xiàn)電流 2 782 A，212 F線(xiàn)電流1 743 A，1#AT吸上電流 353 A，2#AT吸上電流1 039 A，AT吸上總電流691 A。

南關(guān)AT所故障測(cè)距裝置測(cè)距報(bào)告：1#AT吸上電流331 A，2#AT吸上電流3 015 A，AT吸上總電流3 344 A。

冷泉分區(qū)所故障測(cè)距裝置測(cè)距報(bào)告：1#AT吸上電流43 A，2#AT吸上電流454 A，AT吸上總電流490 A。

故障電流分布見(jiàn)圖2。

距離9.56 km 公里標(biāo)K540+400 總饋出4 525 A 總吸上4 508 A 短路電流4 525 A

3 測(cè)距誤差分析

圖3為吸上電流與線(xiàn)路長(zhǎng)度關(guān)系示意圖。變電所、AT所、分區(qū)所均為故障點(diǎn)提供電源，為短路電流，1、2、3為各所吸上電流，則

=1+2+3

從圖2故障電流分布圖可以得到驗(yàn)證。

圖3 吸上電流與線(xiàn)路長(zhǎng)度關(guān)系

設(shè)各所至故障點(diǎn)線(xiàn)路等效阻抗分別為1、2、3，忽略自耦變壓器漏抗影響，它們與線(xiàn)路長(zhǎng)度近似呈正比關(guān)系。所以吸上電流與等效阻抗呈反比，即與線(xiàn)路長(zhǎng)度呈反比。

實(shí)際故障距變電所距離為549.8-536.23 = 13.57 km。第一區(qū)間長(zhǎng)度為12.08 km，第二區(qū)間長(zhǎng)度為22.80 km，故障點(diǎn)在AT所附近。因?yàn)榈诙^(qū)間長(zhǎng)度是第一區(qū)間長(zhǎng)度的近2倍，根據(jù)以上分析，忽略自耦變壓器漏抗影響，線(xiàn)路等效阻抗與線(xiàn)路長(zhǎng)度呈正比關(guān)系，第二區(qū)間的等效阻抗約為第一區(qū)間等效阻抗的2倍。電流值和阻抗值呈反比，所以流回分區(qū)所的吸上電流較小。

利用吸上電流比測(cè)距原理判斷故障區(qū)間的原則是選擇吸上電流最大和次大之間的區(qū)間，該次跳閘變電所吸上電流為1 039 A，AT所吸上電流為 3 015 A，分區(qū)所吸上電流為454 A。根據(jù)程序邏輯，將故障區(qū)間判定為第一區(qū)間。利用 1 039 A和 3 015 A兩個(gè)吸上電流值參與測(cè)距計(jì)算，從而導(dǎo)致較大誤差。測(cè)距公式為

式中，L為第個(gè)AT所距變電所的距離；D為第個(gè)至第+1個(gè)牽引所間距；I、I+1分別為第個(gè)和第+1個(gè)牽引所AT中性點(diǎn)吸上電流；Q、Q+1為第、+1個(gè)牽引所漏抗，變電所取9，AT所、分區(qū)所取8。

如果故障測(cè)距裝置判斷故障區(qū)間為第二區(qū)間，參與計(jì)算的吸上電流為3 015 A和454 A，將數(shù)據(jù)代入式（1），得= 13.46 km，即故障距離為 13.46 km，對(duì)應(yīng)公里標(biāo)為K536+340（549.80-13.46 = 536.34 km），誤差縮小為536.34-536.23 = 0.11 km。

通過(guò)以上分析可知，誤差較大的原因是故障測(cè)距裝置判錯(cuò)故障區(qū)間，而其原因?yàn)锳T吸上電流比測(cè)距法存在缺陷：對(duì)AT區(qū)間分布極不均勻，同時(shí)故障點(diǎn)又位于AT所附近，吸上電流受區(qū)間線(xiàn)路阻抗影響較大，很容易判錯(cuò)區(qū)間。

4 解決措施

（1）根據(jù)理論計(jì)算和其他電氣化鐵路短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在AT所附近的短路故障由于受區(qū)間長(zhǎng)度、AT變壓器漏抗等因素影響，吸上電流比測(cè)距法確實(shí)存在判錯(cuò)區(qū)間的情況。所以在目前運(yùn)行的全并聯(lián)供電模式的線(xiàn)路中，應(yīng)采用橫聯(lián)線(xiàn)電流比測(cè)距法對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行修正。

（2）由于目前南同蒲鐵路運(yùn)行模式的特殊性（AT所和分區(qū)所均未并聯(lián)），只能采取吸上電流比測(cè)距法進(jìn)行故障測(cè)距。鑒于該情況，在查看故障點(diǎn)測(cè)距報(bào)告時(shí)，若發(fā)現(xiàn)AT所吸上電流特別大，首先應(yīng)對(duì)故障點(diǎn)測(cè)距報(bào)告持懷疑態(tài)度，需立即采用另一組吸上電流數(shù)據(jù)計(jì)算故障公里標(biāo)，使用2個(gè)公里標(biāo)（故測(cè)裝置給出的公里標(biāo)和手工計(jì)算的公里標(biāo)）提示現(xiàn)場(chǎng)人員巡查設(shè)備故障，避免由于測(cè)距裝置判錯(cuò)區(qū)間引起較大誤差并誤導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)巡查故障點(diǎn)。

（3）故障測(cè)距裝置生產(chǎn)廠(chǎng)家按照上述思路，對(duì)故障測(cè)距程序進(jìn)行升級(jí)，在AT所吸上電流特別大時(shí)，提供可信度分級(jí)的2組故障點(diǎn)公里標(biāo)數(shù)據(jù)，以供現(xiàn)場(chǎng)人員參考。

（4）采用分區(qū)所末端并聯(lián)供電方式，對(duì)應(yīng)采用上下行電流比方法進(jìn)行測(cè)距。上下行電流比測(cè)距法不受故測(cè)通道、AT變漏抗、區(qū)間長(zhǎng)度分布不均等因素影響，是比較成熟、可靠的測(cè)距方法。

5 結(jié)論

（1）對(duì)于AT區(qū)間分布不均，尤其是區(qū)間長(zhǎng)度相差懸殊的電氣化鐵路區(qū)段，建議不采用AT吸上電流比測(cè)距法進(jìn)行故障測(cè)距，以防止故障點(diǎn)出現(xiàn)在AT所附近時(shí)，測(cè)距裝置誤判故障區(qū)間，造成較大測(cè)距誤差。

（2）在既有線(xiàn)改造的AT供電電氣化鐵路設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮盡量均勻分布AT區(qū)段長(zhǎng)度，以利于AT吸上電流比測(cè)距法的正常應(yīng)用。

[1] 曹建猷. 電氣化鐵道供電系統(tǒng)[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，1993.

On the basis of fault location reports for protection tripping of Huozhou substation on south section of Datong-Puzhou railway, causes of big errors are analyzed theoretically and resolution schemes are proposed accordingly.

Boosting current; fault location; error

10.19587/j.cnki.1007-936x.2017.05.019

U223.8

B

1007-936X(2017)05-0084-02

李衛(wèi)民.大秦鐵路股份有限公司侯馬北供電段，工程師；張吉斌.大秦鐵路股份有限公司侯馬北供電段，工程師。

2017-04-06