基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术涉及基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法、系统及介质，获取每个区所的实测电流集，得到每个区所的突变电流集；根据线路短路故障判据和所有突变电流集，判断是否存在线路短路故障，并查找出至少一个潜在故障区所；依次得到每个潜在故障区所中的目标故障区段、故障位置指数、本侧横联线暂态突变积聚电流之差和对侧横联线暂态突变积聚电流之差；进而计算得到每个潜在故障区所中的目标故障距离；根据所有目标故障距离得到待测牵引网的故障测距结果。本发明专利技术基于暂态量中的突变电流确定出故障所在的区段，并准确计算出故障距离牵引所的距离，以局部通信和分布式故障处理的方式来实现全并联AT牵引系统不同线路故障的高精度故障测距。精度故障测距。精度故障测距。

【技术实现步骤摘要】
基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法、系统及介质


[0001]本专利技术涉及高铁牵引系统领域，尤其涉及一种基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]近年来，高速铁路得到快速发展，因其具有快捷、舒适等特点，现已成为民众交通出行的重要选择。由于铁路牵引网常年暴露在各类复杂环境下，且供电方式复杂多样，因此存在不同故障风险，严重影响铁路系统的安全、可靠运行。对此，亟需提出有效的应对方法实现不同故障的快速、准确定位，以便及时排除故障，保障牵引系统的良好运行。
[0003]目前，铁路牵引网常见的故障测距方法主要包括：1)电抗法；2)吸上电流比法；3)上下行电流比法；4)横联电流比法；5)行波法。上述方法各具特点，也存在各自的局限性。其中，电抗法仅适用于直供、BT供电方式，且对接触网的单位电抗定值准确度要求较高。吸上电流比法可用于各类AT供电方式下TR(接触网对钢轨短路)和FR(正馈线对钢轨短路)故障的标定，但在TF(接触网对正馈线短路)故障时失效。上下行电流比法不受AT漏抗的影响，测距精度较高，但无法用于全并联AT供电方式。横联电流比法基于当前广泛应用的全并联AT供电方式提出，故障类型适用范围广。行波法的通用性较高，但主要面临采样精度高，波头识别困难等问题。大体而言，现有故障测距方法多基于稳态信息开展故障定位，需考虑保护动作情况和供电方式进行合理选择，较少涉及暂态量的应用及对高铁牵引负荷影响的讨论，且均具备一定的局限性。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法、系统及介质，能够基于暂态量中的突变电流确定出故障所在的区段，并计算出故障距离牵引所的距离，实现全并联AT牵引系统不同线路故障的故障测距，通用性强，快速可靠。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]一种基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：获取待测牵引网中每个区所的实测电流集，根据每个区所的实测电流集，分别得到每个区所的突变电流集；
[0008]步骤2：根据线路短路故障判据和所有区所的突变电流集，判断所述待测牵引网是否存在线路短路故障，若是，查找出至少一个潜在故障区所并依次执行步骤3至步骤5，否则返回所述步骤1；
[0009]步骤3：分别根据每个潜在故障区所的突变电流集和故障区段定位判据，得到每个潜在故障区所中的目标故障区段和故障位置指数；
[0010]步骤4：分别根据选取的潜在故障区所的突变电流集，计算出每个潜在故障区所中目标故障区段的本侧横联线暂态突变积聚电流之差和对侧横联线暂态突变积聚电流之差；
[0011]步骤5：分别根据每个潜在故障区所中目标故障区段的本侧横联线暂态突变积聚电流之差和对侧横联线暂态突变积聚电流之差，以及每个潜在故障区所的故障位置指数，计算得到每个潜在故障区所中的目标故障距离；并根据所有目标故障距离得到所述待测牵引网的故障测距结果。
[0012]依据本专利技术的另一方面，还提供了一种基于暂态突变电流的牵引网故障测距系统，应用于本专利技术中的基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法中，包括暂态量获取模块、潜在判断模块、区段定位模块、电流集聚模块和故障测距模块；
[0013]所述暂态量获取模块用于获取待测牵引网中每个区所的实测电流集，根据每个区所的实测电流集，分别得到每个区所的突变电流集；
[0014]所述潜在判断模块用于根据线路短路故障判据和所有区所的突变电流集，判断所述待测牵引网是否存在线路短路故障，若是，查找出至少一个潜在故障区所，否则返回执行所述暂态量获取模块的功能；
[0015]所述区段定位模块用于当所述潜在判断模块查找出至少一个潜在故障区所时，分别根据每个潜在故障区所的突变电流集和故障区段定位判据，得到每个潜在故障区所中的目标故障区段和故障位置指数；
[0016]所述电流积聚模块用于分别根据每个潜在故障区所的突变电流集，计算出每个潜在故障区所中目标故障区段的本侧横联线暂态突变积聚电流之差和对侧横联线暂态突变积聚电流之差；
[0017]所述故障测距模块用于分别根据每个潜在故障区所中目标故障区段的本侧横联线暂态突变积聚电流之差和对侧横联线暂态突变积聚电流之差，以及每个潜在故障区所的故障位置指数，计算得到每个潜在故障区所中的目标故障距离；并根据所有目标故障距离得到所述待测牵引网的故障测距结果。
[0018]依据本专利技术的另一方面，提供了一种基于暂态突变电流的牵引网故障测距系统，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中且可运行在所述处理器上的计算机程序，所述计算机程序运行时实现本专利技术中的基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法中的步骤。
[0019]依据本专利技术的另一方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括：至少一个指令，在所述指令被执行时实现本专利技术的基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法中的步骤。
[0020]本专利技术的基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法、系统及介质的有益效果是：首先获取待测牵引网中各区所的实测电流集，利用每个区所的实测电流集可分别得到对应的暂态量(即突变电流集)，基于铁路牵引网的特性，且由于实测电流集是在一段时间内实时测量的，因此每个实时电流集中均包含多个采样点下实时采集的各线路实时电流(包括各横联线实时电流和各供电线实时电流)；通过上述实时电流集得到的突变电流集，能从暂态量的角度来分析故障对高铁牵引负荷的影响，进而便于克服传统基于稳态信息进行故障定位的缺陷，实现高可靠性的牵引网故障实时定位；利用线路短路故障判据和所有区所的突变电流集，可以基于暂态突变电流初步判断出待测牵引网是否存在线路短路故障，并初步查找出故障所涉及到的区所(即潜在故障区所)，实现故障的初判断和粗定位；对于查找到任一个潜在故障区所，再利用其对应的突变电流集和故障区段定位判据，可以在故障粗定位的基础上，再次定位出故障相对该潜在故障区所对应的区段(即目标故障区段)和故障
方向(即故障位置指数)，以分布式处理方式缩小每个故障的故障范围；然后再基于暂态突变电流积聚思想，利用突变电流集分别计算出每个潜在故障区所的目标故障区段中的本侧横联线暂态突变积聚电流之差和对侧横联线暂态突变积聚电流之差，并利用该两个电流之差和故障位置指数，可以在缩小的故障范围内，准确计算出每个潜在故障区所中的目标故障距离，以局部通信和分布式故障处理的方式来实现牵引网高精度的故障测距；
[0021]本专利技术的基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法、系统及介质，能够基于暂态量中的突变电流确定出故障所在的区段，并准确计算出故障距离牵引所的距离，以局部通信和分布式故障处理的方式来实现全并联AT牵引系统不同线路故障的高精度故障测距，以便实现故障的准确隔离和修复，通用性强，快速可靠，是对现有高铁牵引系统故障测距方法的有益补充，具有一定的借鉴意义。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例一中一种基于暂态突变电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取待测牵引网中每个区所的实测电流集，根据每个区所的实测电流集，分别得到每个区所的突变电流集；步骤2：根据线路短路故障判据和所有区所的突变电流集，判断所述待测牵引网是否存在线路短路故障，若是，查找出至少一个潜在故障区所并依次执行步骤3至步骤5，否则返回所述步骤1；步骤3：分别根据每个潜在故障区所的突变电流集和故障区段定位判据，得到每个潜在故障区所中的目标故障区段和故障位置指数；步骤4：分别根据每个潜在故障区所的突变电流集，计算出每个潜在故障区所中目标故障区段的本侧横联线暂态突变积聚电流之差和对侧横联线暂态突变积聚电流之差；步骤5：分别根据每个潜在故障区所中目标故障区段的本侧横联线暂态突变积聚电流之差和对侧横联线暂态突变积聚电流之差，以及每个潜在故障区所的故障位置指数，计算得到每个潜在故障区所中的目标故障距离；并根据所有目标故障距离得到所述待测牵引网的故障测距结果。2.根据权利要求1所述的基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法，其特征在于，每个区所的实测电流集均包括对应的区所在每个采样点下的实测电流子集，每个区所的突变电流集均包括对应的区所在每个采样点下的突变电流子集；在所述步骤1中，得到每个区所的突变电流集的具体步骤包括：步骤11：对于所述待测牵引网中的区所n，令当前采样点为k，从区所n的所有实测电流子集中，提取当前采样点k对应的历史采样周期中的多个历史电流子集，对当前采样点k对应的历史采样周期中的所有历史电流子集进行修正，得到区所n在当前采样点k下的预测电流子集；区所n在当前采样点k下的预测电流子集具体为：其中，为区所n在当前采样点k下的预测电流子集；N为当前采样点k对应的历史采样周期中的采样点个数；样周期中的采样点个数；和分别为区所n在当前采样点k对应的历史采样周期中，采样点下的历史电流子集、采样点下的历史电流子集、采样点下的历史电流子集和采样点k
‑
N下的历史电流子集；步骤12：根据区所n在当前采样点k的预测电流子集和实时电流子集，计算得到区所n在当前采样点k的突变电流子集；计算区所n在当前采样点k的突变电流子集的具体公式为：
其中，Δi
n
(k)为区所n在当前采样点k的突变电流子集，为区所n在当前采样点k的实时电流子集；其中，区所n在当前采样点k的突变电流子集中包括在当前采样点k下，区所n的T线横联线突变电流和F线横联线突变电流，还包括在当前采样点k下，区所n靠近区所n
‑
1一侧的上行T线供电线突变电流、上行F线供电线突变电流、下行T线供电线突变电流和下行F线供电线突变电流，以及区所n靠近区所n+1一侧的上行T线供电线突变电流、上行F线供电线突变电流、下行T线供电线突变电流和下行F线供电线突变电流；步骤13：遍历区所n在每个采样点的实测电流子集，按照所述步骤11至所述步骤12的方法，得到区所n在每个采样点的突变电流子集；根据区所n在所有采样点下的突变电流子集，得到区所n的突变电流集；步骤14：遍历所述待测牵引网中的每个区所，按照所述步骤11至所述步骤13的方法，得到每个区所的突变电流集。3.根据权利要求2所述的基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤包括：步骤21：构建所述线路短路故障判据；所述线路短路故障判据的表达式具体为：max(|Δi
T(H)
|,|Δi
F(H)
|)＞I
st(H)
；其中，Δi
T(H)
和Δi
F(H)
分别为任一个区所在任一个采样点下的T线横联线突变电流和F线横联线突变电流，I
st(H)
为预设线路短路电流阈值；步骤22：令当前采样点为k，分别将每个区所在当前采样点k的突变电流子集中的T线横联线突变电流和F线横联线突变电流代入所述线路短路故障判据中，并分别判断所述线路短路故障判据是否成立，若存在至少一个区所在当前采样点k的突变电流子集中的T线横联线突变电流和F线横联线突变电流使所述线路短路故障判据成立，则判定所述待测牵引网在当前采样点k下存在线路短路故障，并将使所述线路短路故障判据成立的区所判定为潜在故障区所，且依次执行所述步骤3至所述步骤6；若每个区所在当前采样点k的突变电流子集中的T线横联线突变电流和F线横联线突变电流均不能使所述线路短路故障判据成立，则判定所述待测牵引网在当前采样点k下不存在线路短路故障，返回所述步骤1。4.根据权利要求3所述的基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤包括：步骤31：当所述待测牵引网中的区所n为潜在故障区所时，选取区所n在当前采样点k的突变电流子集，将区所n靠近区所n
‑
1一侧记为1侧，区所n靠近区所n+1一侧记为2侧，根据1侧的上行T线供电线突变电流、上行F线供电线突变电流、下行T线供电线突变电流和下行F线供电线突变电流，计算得到区所n在当前采样点k对应的1侧突变电流均值；并根据2侧的上行T线供电线突变电流、上行F线供电线突变电流、下行T线供电线突变电流和下行F线供电线突变电流，计算得到区所n在当前采样点k对应的2侧突变电流均值；步骤32：根据区所n在当前采样点k对应的1侧突变电流均值以及1侧的上行T线供电线突变电流、上行F线供电线突变电流、下行T线供电线突变电流和下行F线供电线突变电流，
计算得到区所n在当前采样点k对应的1侧供电线突变电流方差；并根据区所n在当前采样点k对应的2侧突变电流均值以及2侧的上行T线供电线突变电流、上行F线供电线突变电流、下行T线供电线突变电流和下行F线供电线突变电流，计算得到区所n在当前采样点k对应的2侧供电线突变电流方差；步骤33：将区所n在当前采样点k下的1侧供电线突变电流方差和2侧供电线突变电流方差输入到所述故障区段定位判据中，得到区所n对应的目标故障区段和故障位置指数；所述故障区段定位判据的表达式具体为：其中，D
T
‑
Fn1
(k)和D
T
‑
Fn2
(k)分别为当前采样点k下，区所n对应的1侧供电线突变电流方差和2侧供电线突变电流方差；j
n
和p
n
分别为区所n对应的目标故障区段和故障位置指数；当目标故障区段j
n
＝1和/或故障位置指数p
n
＝
‑
1时，代表区所n中的故障位于区所n
‑
1与区所n之间；当目标故障区段j
n
＝2和/或故障位置指数p
n
＝1时，代表区所n中的故障位于区所n与区所n+1之间。5.根据权利要求4所述的基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法，其特征在于，在所述步骤33之后还包括以下步骤：步骤34：构建区所n在当前采样点k下的故障类型辨识判据；区所n在当前采样点k下的所述故障类型辨识判据的表达式具体为：其中，Δi
Tn(H)
(k)和Δi
Fn(H)
(k)分别为区所n在当前采样点k下的T线横联线突变电流和F线横联线突变电流，η为TF故障判定系数；步骤35：对于区所n在当前采样点k的突变电流子集，将区所n的T线横联线突变电流和F线横联线突变电流代入所述故障类型辨识判据中，并判断所述故障类型辨识判据是否成立，若是，则判定区所n中的故障类型为TF故障，并执行所述步骤37；否则执行步骤36；步骤36：构建区所n在当前采样点k下的故障类型辅助判据，将区所n的T线横联线突变电流和F线横联线突变电流代入所述故障类型辅助判据中，并根据所述故障类型辅助判据的成立情况判断出区所n...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正天，林湘宁，王传启，宋金川，吴宇奇，肖樹昱，马啸，叶雨晴，
申请(专利权)人：天津凯发电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：