用于在直流系统中沿着能量供应线路进行故障定位的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于在直流系统(1)中沿着能量供应线路(4)进行故障定位的方法和装置。为了在直流系统中提供可靠的故障定位，在根据本发明专利技术的方法中，在能量供应线路(4)的已知的参考故障位置(18′、18″、18″′)处，产生至少一个参考短路(A、B、C)，并且在参考短路(A，B，C)期间确定能量供应线路(4)的至少一个物理特性，在产生运行短路(D)时确定能量供应线路(4)的至少一个物理特性，并且至少在考虑所确定的参考短路和运行短路期间的物理特性以及参考故障位置的情况下，确定运行短路(D)的故障位置(21)。

Method and device for fault location along energy supply line in DC system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在直流系统中沿着能量供应线路进行故障定位的方法和装置在铁路电力供应系统中，在运行中，可能沿着能量供应线路出现短路。在此，不管使用架空线系统、三轨系统、还是其它系统都无关紧要。这种运行短路例如可能由于有故障的车辆或列车，由有故障的架空线部分，由于与道路车辆、起重机的事故或由于倒下的树木而产生。出现短路的能量供应线路的馈电区段，在短途交通中通常长达2km，并且在长途交通中长达20km。如果产生运行短路，则虽然铁路运营商知道短路位于能量供应线路的哪个馈电区段中，但是缺少关于运行短路的故障位置准确地位于何处的信息。下面，运行短路是在运行中发生的短路。在直流铁路系统中，能量供应线路的运营商通常无法检测运行短路的故障位置。能量供应线路的运营商依靠来自第三方的有关故障位置的信息。在火车有故障或发生事故的情况下，其例如可以由车辆驾驶员报告。但是，例如在由于行驶线路部件损坏或绝缘故障而引起的故障的情况下，为了找到故障位置，必须关闭整个馈电区段。在交流电压系统中，已知用于自动确定故障位置的方法。在直流铁路系统中，迄今尚未使用这种方法。虽然在RU2237905C2中描述了一种进行故障定位的方法，这种方法也可以应用于直流电，但是迄今为止，这种方法没有得到使用。在诸如(高压直流传输)或用于计算中心的电力供应的其它直流系统中，也可能出现运行短路，对该运行短路的快速定位是有利的。因此，本专利技术可以用于不同类型的直流系统。因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于在直流系统中沿着能量供应线路进行故障定位的方法和装置，利用这种方法和装置，可以可靠地以简单的方式确定故障位置。根据本专利技术，上述技术问题通过用于在直流系统中沿着能量供应线路进行故障定位的方法来解决，在这些直流系统中，在能量供应线路的已知的参考故障位置处，产生至少一个参考短路，并且在参考短路期间确定能量供应线路的至少一个物理特性，其中，在发生运行短路时，确定能量供应线路的至少一个物理特性，以及其中，至少在考虑在参考短路和运行短路期间确定的物理特性以及参考故障位置的情况下，来确定运行短路的故障位置。此外，本专利技术通过用于在直流系统中沿着能量供应线路进行故障定位的装置来解决上述技术问题，所述装置具有测量装置，测量装置被构造为用于，在参考短路和运行短路期间，确定能量供应线路的至少一个物理特性，并且所述装置具有计算装置，计算装置被构造为用于，至少在考虑在参考短路和运行短路期间确定的物理特性以及参考故障位置的情况下，来确定运行短路的故障位置。通过根据本专利技术的解决方案，可以以简单的方式可靠地确定运行短路的故障位置。为此，首先执行参考测量，在参考测量中，在已知的参考故障位置处产生参考短路。参考短路与运行短路的不同之处在于，参考短路是在参考测量期间有意产生的。在参考短路期间，通过测量装置来确定能量供应线路的至少一个物理特性，例如电流强度和/或电压、即故障电流和/或故障电压的时间曲线。存储已知的参考故障位置的该至少一个物理特性以及位置。现在，当在直流系统运行时出现运行短路时，根据本专利技术，确定能量供应线路在发生该运行短路时的至少一个物理特性，例如故障电流和/或故障电压。随后，计算装置可以确定运行短路的故障位置。在此，至少考虑在参考短路期间确定的至少一个物理特性和在运行短路期间确定的至少一个物理特性以及参考故障位置。也就是说，根据本专利技术，为了随后能够在直流系统运行时确定出现的运行短路的故障位置，仅必须利用参考短路来执行该参考测量。通过自动确定的故障位置，可以非常快速地开始针对性的措施，以便快速地再次恢复直流系统的运行。这种措施例如可以是针对性地在运行短路的故障位置处使用维护团队。替换地，例如也可以首先向故障位置派送具有照相机系统的无人机，以提供故障位置的第一图像。由此，例如可以立刻识别出倒在架空线上的树木，并且可以开始合适的对策。下面，经常参考直流铁路系统来描述本专利技术。然而，这仅仅应当理解为示例。在其它直流系统中的应用同样是有利且可能的。根据本专利技术的解决方案可以通过下面描述的有利的设计方案来进一步扩展。因此，可以至少借助在参考短路期间确定的物理特性，并且借助参考故障位置，来确定至少一个与能量供应线路的长度有关的计算值，并且在考虑该计算值以及在运行短路期间确定的物理特性的情况下，来确定运行短路的故障位置。这具有简化故障位置的计算的优点。在一个特别有利的实施方式中，作为计算值，例如可以确定能量供应线路的单位长度的电感。在此，电感特别适合作为计算值，因为电感使电流的变化率与电压成关系。因为例如可以容易地确定故障电流的变化率，因此本专利技术可以简单地应用。为了在确定故障位置时进一步提高准确性，可以确定能量供应线路的单位长度的电阻，并且在确定故障位置时一起考虑。能量供应线路的电阻、例如线缆电阻，可能对计算故障位置时的准确性有负面影响，因此优选将其计算出。为了简化所需要的测量，可以在产生参考短路时，并且在产生运行短路时，确定能量供应线路的相同的物理特性。此外，作为在产生参考短路时以及在产生运行短路时的能量供应线路的物理特性，可以分别确定故障电流和/或故障电压的时间曲线。故障电流和故障电压的确定可以简单地进行，因此可以在没有大的开销的情况下使用。附加地，还可以确定产生参考短路时以及产生运行短路时的其它物理特性。为了避免直流系统的可能的损坏，可以识别运行短路，随后切断对能量供应线路的能量供应，并且确定在产生运行短路时、直至进行切断时的能量供应线路的至少一个物理特性。通过根据本专利技术的解决方案，当在产生运行短路时，由于进行切断而仅短暂地向能量供应线路供应能量时，也可以确定故障位置。特别是，可以对至少一个物理特性的另一个预期走向进行外推。在此，预期走向应当理解为在不进行切断的情况下将出现的走向。这具有如下优点：通过外推，提供特性的更长的走向，其显著提高故障定位的准确性。外推例如可以利用最小二乘法，通过平滑和/或线性回归来进行。也可以在产生参考短路时应用外推，从而在产生参考短路时获得至少一个物理特性的更长的走向。在识别出运行短路时，可以在小于500ms、特别是小于200ms的时间内切断能量供应。为了在确定故障位置时进一步提高准确性，与运行短路相比，在产生参考短路时，可以不切断或稍后切断能量供应。因此，故障电流例如达到最大值，由此参考测量更有参考性。在根据本专利技术的用于进行故障定位的装置的一个有利的设计方案中，所述装置可以具有至少一个通信装置，通信装置被构造为用于，将运行短路的故障位置特别是传输到直流系统的集控站。这具有如下优点：可以将所确定的故障位置快速地转发到需要该信息的位置。在铁路设备的情况下，这例如可以是集控站或控制台。在此，可以以有线的方式(例如在存在网络、例如以太网的情况下)或以无线的方式(例如经由WLAN或GSM-R)进行故障位置的传输。此外，所述用于进行故障定位的装置，可以被构造为用于执行根据上面描述的实施方式中的任意一个的根据本专利技术的方法。最后，本专利技术还涉及一种用于直流铁路系统的保护和控制设备，该保护和控制设备具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在直流系统(1)中沿着能量供应线路(4)进行故障定位的方法，/n其中，在能量供应线路(4)的已知的参考故障位置(18′、18″、18″′)处，产生至少一个参考短路(A，B，C)，并且确定能量供应线路(4)在参考短路期间的至少一个物理特性，/n其中，在发生运行短路(D)时，确定能量供应线路(4)的至少一个物理特性，以及/n其中，至少在考虑所确定的参考短路和运行短路期间的物理特性以及参考故障位置的情况下，确定运行短路(D)的故障位置(21)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170725 DE 102017212730.91.一种用于在直流系统(1)中沿着能量供应线路(4)进行故障定位的方法，
其中，在能量供应线路(4)的已知的参考故障位置(18′、18″、18″′)处，产生至少一个参考短路(A，B，C)，并且确定能量供应线路(4)在参考短路期间的至少一个物理特性，
其中，在发生运行短路(D)时，确定能量供应线路(4)的至少一个物理特性，以及
其中，至少在考虑所确定的参考短路和运行短路期间的物理特性以及参考故障位置的情况下，确定运行短路(D)的故障位置(21)。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
识别运行短路，随后切断对能量供应线路的能量供应，并且至少在切断产生影响之前，确定能量供应线路的至少一个物理特性。


3.根据权利要求2所述的方法，
其特征在于，
外推至少一个物理特性的进一步的预期走向。


4.根据权利要求2或3所述的方法，
其特征在于，
在识别出运行短路时，在小于500ms、特别是小于200ms的时间内，切断能量供应。


5.根据权利要求2至4所述的方法，
其特征在于，
与运行短路相比，在产生参考短路时，不切断或稍后切断能量供应。


6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
至少借助在所确定的参考短路期间的物理特性，并且借助参考故障位置，来确定至少一个与能量供应线路(4)的长度有关的计算值，并且
在考虑所述计算值和所确定的运行短路期间的物理特性的情况下，来确定运行短路的故障位置。


7.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
作为计算值，确...

【专利技术属性】
技术研发人员：W布朗，M施密特，S诺尔肯斯迈耶，
申请(专利权)人：西门子交通有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE