电气化铁路站场接触网故障定位技术研究.pdf
《电气化铁路站场接触网故障定位技术研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电气化铁路站场接触网故障定位技术研究.pdf(5页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、现代电子技术Modern Electronics Technique2023年10月1日第46卷第19期Oct.2023Vol.46 No.190 引 言在电气化铁路中,接触网结构形式多样、运行环境复杂、露天架设且无备用,易受到雷击、设备本身(松动、脱落、烧断等)故障及外部环境(鸟害、危树、异物)影响1。受电弓在机车运行过程中取流,接触网处于动态运行状态,运行环境恶劣。特别是多股道站场接触网,由于结构复杂,发生故障的几率更高,是牵引供电系统中较为薄弱的环节。在电气化铁路发生故障时迅速找到故障点并进行处理是保障运输非常重要的环节2。对于铁路干线接触网故障的定位,采用安装于变电所内的“故障测距装置
2、”测定故障点,误差基本上能控制在500 m以内,“故障测距装置”已经成了变电所综合自动化系统的标准配置34。对于复杂站场,由于接触网架构复杂,分支线路众多,特别是大型站场,根据运输需要,采用多股道结构,股道有数十条之多,各股道通过隔离开关或股道电连接实现股道间的通电。当发生故障后,依据现有变电所故障测距装置提供的信息不能确定具体位置,也不能确定在站场的哪一个股道上。检修人员查找故障时,需要依据线路状况多地排查,故障查找往往费时费力,尤其在天气恶劣的环境情况及复杂地质条件下,接触网易发生故障,巡线查找也更加困难,会造成大量人力物力资源的浪费。据统计,在接触网故障停电延时中,故障查找占用的时间是整
3、个故障延时的60%,甚至更多,因此在站场接触网发生故障时,对铁路运输秩序的影响比区间接触网故障更为严重5。针对多股道站场发生分支接触网故障,故障点难以定位的问题,本文提出在每一分支股道对应的承力索上安装电流监测终端,将接触网分割成许多小区段,采集故障电流信息并以ZigBee组网通信方式发送至协调器,协调器汇集电流采样数据后发送至上位机,上位机以上电气化铁路站场接触网故障定位技术研究徐 展,钟选明,廖 成(西南交通大学 电磁场与微波技术研究所,四川 成都 610031)摘 要:多股道站场接触网由于结构复杂、分支众多,发生接地故障后,依据现有的故障测距技术,无法确定故障的具体股道与位置。针对这一问
4、题,提出一种多股道站场接触网故障定位方法。在每一分支股道对应的承力索上安装多个电流监测终端,并采集电流波形数据。利用ZigBee无线通信技术汇集数据,通过电流有效值的大小判断区间内存在故障,通过相邻电流监测终端采集的相反方向电流定位故障区段,实验结果验证了该方法的有效性与正确性。关键词:多股道站场;故障定位;ZigBee;电气化铁路;电流监测终端;电流有效值中图分类号:TN9934;U226.5+1 文献标识码:A 文章编号:1004373X(2023)19013505Research on catenary fault location technology of electrified r
5、ailway yardXU Zhan,ZHONG Xuanming,LIAO Cheng(Institute of Electromagnetics,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China)Abstract:Due to the complex structure and numerous branches of the catenary of multitrack yard,the specific track and location of the fault cannot be determined with the exis
6、ting fault location technology after the grounding fault occurs.Therefore,a fault location method for multi track yard catenary is proposed.Multiple current monitoring terminals are installed on the messenger cables corresponding to each branch track,and current waveform data are collected.ZigBee wi
7、reless communication technology is used to assemble data.The fault in the interval is judged by the magnitude of the effective value of the current,and the fault section is located by the opposite direction current collected by the adjacent current monitoring terminal.The experimental results have v
8、erified the validity and correctness of the proposed method.Keywords:multitrack yard;fault location;ZigBee;electrified railway;current monitoring terminal;current effective valueDOI:10.16652/j.issn.1004373x.2023.19.025引用格式:徐展,钟选明,廖成.电气化铁路站场接触网故障定位技术研究J.现代电子技术,2023,46(19):135139.收稿日期:20230316 修回日期:20
9、230407基金项目:国家自然科学基金项目(62271416)135135现代电子技术2023年第46卷网点电流为基准参量,计算电流监测终端采集的故障电流相位,只要小区段两端故障电流方向相反,则该区段为接触网故障区段,从而实现故障区段的精确定位。1 多股道站场接触网故障定位方案电气化铁路站场接触网供电分布示意图如图 1 所示。为方便描述,仅选取了 3条股道,大多数较大站场一般有10余条股道。股道之间通过股道电连接连通供电,股道电连接的间距大约为 450 m。站场越大,股道越长,设置的股道电连接数量也越多。由于股道电连接的长度较短,电阻较小,每条股道电连接可看成是等电位的68。图1 电流监测终端
10、安装示意图当接触网线路发生接地故障时,变电所馈线和故障点之间会流过很大的短时故障电流,馈线保护测控装置启动保护,馈线跳闸9。如图1所示安装电流监测终端,电流监测终端可以判定线路是否存在故障,故障判据如下:1)送电稳定过后,线路中出现大的突变电流,且I It,It为突变电流启动设定值,其值大于机车启动值。2)突 变 电 流 持 续 时 间t后,线 路 停 电,其 中0.02 s t 3 s。3)监测电流大于变电所馈线保护测控装置的电流速断定值。以上三种情况,只要有一种情况发生,均认为接触网线路有故障1011。图 1 中:110 为电流监测终端,当 F 处发生接地故障时,电流监测终端 27能测出电
11、流大小,录取电流波形,上位机根据电流数据计算出如图 1 所示的电流方向。由于电流总是从高压侧流向接地点,同股道的电流监测终端 4、终端 5 测出的方向相反,即可确定故障点在 F处。此外,当电流监测终端的外侧区域发生故障时,如图1中电流监测终端9的左侧,此时,电流监测终端1检测出区域内存在故障,但没有2个电流监测终端检测的方向是相反的,而电流监测终端9会检测出它的后续区段有故障,同样可确定故障点位置。2 系统硬件设计2.1 电流监测终端硬件设计电流监测终端总体结构如图2所示,感应电源从线路电流中获取能量,为电流传感器、主控单元、GPS(Global Positioning System)模块供电
12、。主控单元对电流传感器的采样信号进行模数转换,同时获取GPS时间信息,为采集的数据打上时间戳,并通过 ZigBee网络将数据发送至协调器。图2 电流监测终端总体结构示意图2.1.1 电源设计电流监测终端安装于电气化铁路的接触网承力索上,接触网电压为27.5 kV,监测装置与接触网电压基本相同,考虑到绝缘要求,电源不能从低压端直接提供。CT(Current Transformer)感应取电通过感应线圈从高电位的线路上获取电能,其本身是一台隔离设备,整个取电装置是悬浮的,解决了供电存在的绝缘问题1214。感应电源结构如图 3 所示。当接触网上有负荷电流时,承力索由于分流也会有相应电流通过,感应线圈
13、从承力索上获取感应电流,经过全波整流快速为超级电容充电,再经过降压稳压为电流监测终端供电,同时为备用锂电池充电,一旦超级电容上的电压过高,会启用泄放电路将多余的能量通过耗散电阻泄放掉;当接触网上无负荷电流时,切换备用锂电池为电流监测终端供电。感应线圈后端添加TVS(Transient Voltage Suppressor)吸收浪涌电流,防止后续电路受到冲击电流的破坏1516。2.1.2 通信方案设计系统主控芯片采用无线射频芯片 CC2530,该芯片内置 RF(Radio Frequency)收发器,支持 ZigBee 协议栈以实现设备无线组网,同时集成了 8 通道 12 位 ADC(Analo
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电气化铁路 接触 故障 定位 技术研究