一种城市轨道交通直流供电系统短路故障定位方法技术方案

一种城市轨道交通直流供电系统短路故障定位方法，包括步骤：S1，做出城市轨道交通直流供电系统接触网对钢轨的等效电路图；S2，计算短路故障点离m端的距离：

A short circuit fault location method for DC power supply system of Urban Rail Transit

A method for locating short-circuit faults in DC power supply system of urban rail transit includes the following steps: S1, making the equivalent circuit diagram of catenary to rail of DC power supply system of urban rail transit; S2, calculating the distance between short-circuit fault point and m-terminal:

【技术实现步骤摘要】
一种城市轨道交通直流供电系统短路故障定位方法
本专利技术涉及一种城市轨道交通直流供电系统短路故障定位方法。
技术介绍
现有技术中，还没有一种装置能给城市轨道交通牵引直流供电系统短路故障定位。在理论上，各个研究机构已经做了相应的研究，比如：对小阻抗故障和大阻抗故障分别采用电压分布法和阻抗法、采用轨电位的微分方程的双端法基于搜索法的参数自适应法、采用基于向量的阻抗法推导测距公式、采用基于SCADA的故障定位方法(先确定故障区段，再进行段内故障定位)。其中，实施方便、测量简单、精确度高的方法是阻抗法，即利用在不同地点发生的故障，电路中的电流、电压不同的现象而设计的。该技术所要求的测量量只有的4个，减小了因计算本身所带来的误差，并且这些测量量均可通过现有装置(如直流变送器)直接测量得到。该方法对所采集的数据的要求是同步的，现有乒乓法采样技术能够满足数据同步性的要求。且该方法的实现对现有装置的硬件改动没有要求，只需在软件上实现该方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，就是提供一种城市轨道交通直流供电系统短路故障定位方法，以填补国内/外在该项技术上的空白。解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种城市轨道交通直流供电系统短路故障定位方法，其特征是包括以下步骤：S1，做出城市轨道交通直流供电系统接触网对钢轨的等效电路图；将供电区间m端与n端之间的上下行接触网等效为两条并联的接触网等效线路，长度为D，两端为a节点和b节点，Rc、Lc分别为供电区间接触网等效线路的电阻、电感；同样，将供电区间m端与n端之间的钢轨等效为一钢轨等效线路，长度为D，两端为m端与n端，Rr、Lr分别为钢轨等效线路的电阻、电感；m端供电系统为依次串联的Ueqm、Reqm和Leqm，Leqm端和Ueqm端分别连接接触网等效线路的a节点和钢轨等效线路的m端；n端供电系统为依次串联的Ueqn、Reqn和Leqn，Leqn端和Ueqn端分别连接接触网等效线路的b节点和钢轨等效线路的n端；其中：Ueqm、Reqm和Leqm为m端供电系统的电源、内电阻和内电感；Ueqn、Reqn和Leqn为n端供电系统的电源、内电阻和内电感；S2，计算短路故障点离m端和n端的距离；设：在上行或下行接触网等效线路与钢轨等效线路之间，发生短路故障，接触网等效线路故障点为c、钢轨等效线路故障点为d；且c点和d点之间的过渡电阻为Rf；x为故障点c点(或d)距离a节点距离与故障区间长度的比值，则：a节点至c点的接触网等效线路电阻、电感分别为xRc、xLc；c点距离b节点的接触网等效线路电阻、电感分别为(1-x)Rc、(1-x)Lc；a节点至c点的钢轨等效线路电阻、电感分别为xRr、xLr；c点距离b节点的钢轨等效线路电阻、电感分别为(1-x)Rr、(1-x)Lr；故障时，上行接触网没有机车经过，即iab＝-iba；对等效电路图中的两条并联的接触网等效线路回路(图1的1回路)，根据基尔霍夫第二定律可得：整理方程(1)可得：方程(2)为短路故障点离供电系统m端的距离与故障区间长度的比值；故障点离供电系统m端的距离为：Dmf＝xm*D………………(3)将方程(2)代入方程(3)可得：将方程(2)中的xm换成1-xn，且iab＝-iba’可得：方程(5)为故障点离供电系统n端的距离与故障区间长度的比值；故障点离供电系统n端的距离为：Dnf＝xn*D………….…(6)将方程(5)代入方程(6)可得，故障点离供电系统n端的距离为：上述方程中：xm、xn为故障点离供电系统m端、n端的距离与故障区间长度的比值；Dmf、Dnf为故障点离供电系统m端、n端的距离；D为故障区间长度；通过设定值、测量值之间的关系，即可计算出所需的测量结果。设定值(图1中：Rc、Lc，上式中D)是不变的，可在装置上或通过维护软件进行修改，测量值(图1中：iac、ibc、iab、iba)是实时变化、经过实时测量而得。公式中：xmf、xnf为故障点离m、n两端的距离与故障区间长度的比值；Um、Un为m、n两端接触网对钢轨的电压；iac为节点a到节点c的电流；ibc为节点b到节点c的电流；iab为节点a到节点b的电流；iba为节点b到节点a的电流。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术能够通过定义的方法和设定值、测量值实现城市轨道交通直流供电系统故障定位功能，减少故障发生后，寻找故障点的时间。综上所述，本专利技术设计的一种城市轨道交通直流供电系统短路故障定位方法，其目的在于避免在故障发生后，地铁维修人员不能在短时间内找出故障点，以致不能及时清除故障，导致因故障而带来的严重后果。附图说明图1为本专利技术设计的地铁直流牵引等效原理图；图2为本专利技术设计的地铁直流牵引仿真电路图；图3为电路仿真电流、电压结果变化图；图4为理论故障为1.75Km时的仿真结果图；图5为图4的局部放大图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明。一种城市轨道交通直流供电系统短路故障定位方法，其特征是包括以下步骤：S1，做出城市轨道交通直流供电系统接触网对钢轨的等效电路图；将供电区间m端与n端之间的上下行接触网等效为两条并联的接触网等效线路，长度为D，两端为a节点和b节点，Rc、Lc分别为供电区间接触网等效线路的电阻、电感；同样，将供电区间m端与n端之间的钢轨等效为一钢轨等效线路，长度为D，两端为m端与n端，Rr、Lr分别为钢轨等效线路的电阻、电感；m端供电系统为依次串联的Ueqm、Reqm和Leqm，Leqm端和Ueqm端分别连接接触网等效线路的a节点和钢轨等效线路的m端；n端供电系统为依次串联的Ueqn、Reqn和Leqn，Leqn端和Ueqn端分别连接接触网等效线路的b节点和钢轨等效线路的n端；其中：Ueqm、Reqm和Leqm为m端供电系统的电源、内电阻和内电感；Ueqn、Reqn和Leqn为n端供电系统的电源、内电阻和内电感；S2，计算短路故障点离m端和n端的距离；设：在上行或下行接触网等效线路与钢轨等效线路之间，发生短路故障，接触网等效线路故障点为c、钢轨等效线路故障点为d；且c点和d点之间的过渡电阻为Rf；x为故障点c点(或d)距离a节点距离与故障区间长度的比值，则：a节点至c点的接触网等效线路电阻、电感分别为xRc、xLc；c点距离b节点的接触网等效线路电阻、电感分别为(1-x)Rc、(1-x)Lc；a节点至c点的钢轨等效线路电阻、电感分别为xRr、xLr；c点距离b节点的钢轨等效线路电阻、电感分别为(1-x)Rr、(1-x)Lr；故障时，上行接触网没有机车经过，即iab＝-iba；对等效电路图中的两条并联的接触网等效线路回路(图1的1回路)，根据基尔霍夫第二定律可得：整理方程(1)可得：方程(2)为短路故障点离供电系统m端的距离与故障区间长度的比值；故障点离供电系统m端的距离为：Dmf＝xm*D………………(3)将方程(3)代入方程(2)可得：将方程(2)中的xm换成1-xn，且iab＝-iba’可得：方程(5)为故障点离供电系统n端的距离与故障区间长度的比值；故障点离供电系统n端的距离为：Dnf＝xn*D………….…(6)将方程(5)代入方程(6)可得，故障点离供电系统n端的距离为：上述方程中：xm、xn本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市轨道交通直流供电系统短路故障定位方法，其特征是包括以下步骤：S1，做出城市轨道交通直流供电系统接触网对钢轨的等效电路图；将供电区间m端与n端之间的上下行接触网等效为两条并联的接触网等效线路，长度为D，两端为a节点和b节点，Rc、Lc分别为供电区间接触网等效线路的电阻、电感；同样，将供电区间m端与n端之间的钢轨等效为一钢轨等效线路，长度为D，两端为m端与n端，Rr、Lr分别为钢轨等效线路的电阻、电感；m端供电系统为依次串联的Ueqm、Reqm和Leqm，Leqm端和Ueqm端分别连接接触网等效线路的a节点和钢轨等效线路的m端；n端供电系统为依次串联的Ueqn、Reqn和Leqn，Leqn端和Ueqn端分别连接接触网等效线路的b节点和钢轨等效线路的n端；其中：Ueqm、Reqm和Leqm为m端供电系统的电源、内电阻和内电感；Ueqn、Reqn和Leqn为n端供电系统的电源、内电阻和内电感；S2，计算短路故障点离m端和n端的距离；设：在上行或下行接触网等效线路与钢轨等效线路之间，发生短路故障，接触网等效线路故障点为c、钢轨等效线路故障点为d；且c点和d点之间的过渡电阻为Rf；x为故障点c点距离a节点距离与故障区间长度的比值，则：a节点至c点的接触网等效线路电阻、电感分别为x Rc、xLc；c点距离b节点的接触网等效线路电阻、电感分别为(1‑x)Rc、(1‑x)Lc；a节点至c点的钢轨等效线路电阻、电感分别为x Rr、xLr；c点距离b节点的钢轨等效线路电阻、电感分别为(1‑x)Rr、(1‑x)Lr；故障时，上行接触网没有机车经过，即iab＝‑iba；对等效电路图中的两条并联的接触网等效线路回路，根据基尔霍夫第二定律可得：...

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通直流供电系统短路故障定位方法，其特征是包括以下步骤：S1，做出城市轨道交通直流供电系统接触网对钢轨的等效电路图；将供电区间m端与n端之间的上下行接触网等效为两条并联的接触网等效线路，长度为D，两端为a节点和b节点，Rc、Lc分别为供电区间接触网等效线路的电阻、电感；同样，将供电区间m端与n端之间的钢轨等效为一钢轨等效线路，长度为D，两端为m端与n端，Rr、Lr分别为钢轨等效线路的电阻、电感；m端供电系统为依次串联的Ueqm、Reqm和Leqm，Leqm端和Ueqm端分别连接接触网等效线路的a节点和钢轨等效线路的m端；n端供电系统为依次串联的Ueqn、Reqn和Leqn，Leqn端和Ueqn端分别连接接触网等效线路的b节点和钢轨等效线路的n端；其中：Ueqm、Reqm和Leqm为m端供电系统的电源、内电阻和内电感；Ueqn、Reqn和Leqn为n端供电系统的电源、内电阻和内电感；S2，计算短路故障点离m端和n端的距离；设：在上行或下行接触网等效线路与钢轨等效线路之间，发生短路故障，接触网等效线路故障点为c、钢轨等效线路故障点为d；且c点和d点之间的过渡电阻为Rf；x为故障点c点距离a节点距离与故障区间长...

【专利技术属性】
技术研发人员：常宝波，谢悦海，王攀，叶值兵，
申请(专利权)人：广州市扬新技术研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44