TA21综合自动化系统-故障测距部分.

1客运专线故障测距系统介绍2目录一、客运专线牵引供电方式二、常用故障测距原理介绍三、全并联AT供电方式故障测距系统四、故障测距工程实施注意事项五、现场实例3一、客运专线牵引供电方式（一）主接线图AT牵引变电所4一、客运专线牵引供电方式（一）主接线图AT牵引变电所馈线接线图5一、客运专线牵引供电方式（一）主接线图AT所主接线图6一、客运专线牵引供电方式（二）供电方式电力系统ZB1TFDL1DL2T1R1F1ABT2R2F2AT1AT27二、常用故障测距原理介绍（一）AT吸上电流比原理1、AT供电牵引网短路阻抗和短路距离的关系图05101520253001234567短路点到牵引变电所的距离L(km)牵引网短路阻抗Z(ohm)T-R短路阻抗理论计算曲线T-F短路阻抗理论计算曲线88二、常用故障测距原理介绍（一）AT吸上电流比原理2、基本原理AT吸上电流比原理是20世纪60年代末日本提出的，其基本原理如下：假设AT为理想变压器、钢轨对地全绝缘，且沿线路阻抗参数均匀分布，则当故障发生在第k至第k+1个AT之间时，有：式中，---第K个AT所距变电所的距离(km)；；,---第k个和第k+1个AT中性点吸上电流（A）；D---第k至k+1个AT间距（km）。上面式中称为吸上电流比，简称Q值。说明：由于各厂家在用吸上电流比计算时，Q值的倍率选取和计算公式的不同。从Q值的计算公式可以看出Q1,但为了传输和计算的方便，可能会将Q值放大100倍。DIIIllkatkatkatk)1()()1(kl)(katI)1(katI)1()()1(katkatkatIII变电所AT所分区所0.100.901QD1xnL01Qn+1=0.70Qn=0.50Q=0.60D0xn+1x)(1110kkkkkkniixxQQQQxDL分段线性测距法由于故障时，吸上电流比会受到站场、大地泄漏、AT漏抗等因素的影响，所以在程序设计中，不采用整个AT段的直线测距公式，而是采用分段线性法，举例：图中短路点的计算)(5.07.05.06.0)(101110nnnnnnnnnniixxxDxxQQQQxDL1010二、常用故障测距原理介绍（一）AT吸上电流比原理3、AT吸上电流比缺陷•装置一次投资高为了保证故障点两侧AT中性点吸上电流的同步采集，必须敷设专用的传输数据和控制信号通道；必须在每个AT处都设置一套数据采集与发送装置•原理适用性较差发生T-F故障时，AT被旁路，无法采集AT吸上电流；AT供电方式解列，AT退出运行，无法抽取AT中性点吸上电流。•装置可靠性低当专用通道、AT处安装的数据采集与发送装置有任意一处故障则无法测距（二）上下行电流比原理如下图所示，当AT所上下行不并联，分区所并联，无论是T、F、TF故障，均可采用上下行电流比测距原理，计算公式如下)(2|||||)||,min(|102121DDIIIILTFTFTFTF1111二、常用故障测距原理介绍（二）上下行电流比原理1、基本原理如下图所示，当牵引网方式为上下行并联运行方式时，均可采用上下行电流比测距原理，计算公式如下式中，故障及非故障方向供电臂电流；变电所距AT所距离、AT所距分区所距离。)(210212DDIIILI1I2变电所AT所分区所D0D121,II10,DD1212二、常用故障测距原理介绍（三）横联线电流比原理横联线电流比原理和AT吸上电流比原理类似，要获取3个处所的横连线电流，找到最大的两个，确认故障的AT段，按下面公式计算：其中，为各处所的横联线电流模值只适用于全并联供电方式下，单线方式无法获取横联线电流。（四）电抗法原理1、适用范围•单线直接供电方式•BT供电方式•全并联AT供电方式接触网发生永久性故障后解列方式nnHLHLnnHLniiDIIIDL)1()1(10||1TFHLnII1313二、常用故障测距原理介绍（四）电抗法原理2、基本原理牵引网短路时存在一定的过渡电阻，所以利用电抗和距离关系进行故障定位。接线示意图短路电抗和短路距离示意图计算公式：注意：供电臂上区间和站场的的单位阻抗不同，需分段线性整定，站场的单位电抗一般按区间电抗的1/3整定。)(1111nnnnnnXXllXXllLXl1l2l3lnX1X2X3Xn01414三、全并联AT供电方式故障测距系统上面讲述的AT吸上电流比、上下行电流比、横联线电流比、电抗距离法等故障测距原理适用于不同的供电方式，测距原理也各有优缺。根据现在客运专线供电方式，我们新开发的故障测距系统具有如下优点：•自动判断故障前时刻故障区间的供电方式，根据不同的供电方式采用相应的故障测距原理进行测距。•提供详细的故障测距报告，更方便用户查找故障。在故障报告中，不仅有故障距离，还有故障类型（T、F、TF）和故障方向（上行、下行）。•支持多达7个AT分段测距1515三、全并联AT供电方式故障测距系统（一）所需基本参数1、电量2、开关量•变电所（上下行外启动信号）•其他所（上下行断路器合位、AT变断路器合位、上下行并联开关合位）If1T1F1T2F2It1If2It2ATU1U2If1It1If2It2ATU1U2AT所分区所TNFIt1If1It2If2U1U2IatIat变电所1616三、全并联AT供电方式故障测距系统3、定值Q-L表、X-L表、单位电抗。。。（二）测距原理综合运用1、数据同步要保证故障测距的准确性，就必须保证故障点两侧AT中性点吸上电流的同步采集，目前本测距系统采用电压跌落的方法来保证同步。电压跌路同步的原理就是在故障瞬间，在变电所、AT所、分区所故障测距装置所采集的接触网电压是同步跌落的，利用在装置设置的电压门槛值来保证数据同步采集。该方法不需要铺设专门的控制信号通道，也能避免数据传输通道的延时影响。2、供电方式判断故障测距装置在启动数据采集的同时会记录本所的开关位置，并随其他故障数据一起上送到变电所的故障测距装置，由变电所故障测距装置根据AT所、分区所上送的开关位置来判断运行方式。setsetftftsetttIIIIIUU122111|)||,||,||,max(|||1717三、全并联AT供电方式故障测距系统3、故障测距在正常运行方式下（AT所并联：两个馈线断路器合位、联络开关合位），当发生瞬时性故障，收集AT所、分区所故障数据，主要采用吸上电流比测距原理及横联线电流比原理；当发生永久性故障，直接采用变电所测距装置电抗法测距（数据采用重合闸失败后的测量电抗）。1首先判断是否TF线故障。当变电所、AT所和分区所的吸上电流小于TF型故障判断的电流整定值，即，则为TF型故障。当发生TF型故障，找到横联线电流最大者，根据横联线电流最大值和次大值求横联线电流比，并求出故障距离。如横联线电流最大值在变电所处，则当，判别为下行方向，反之为上行方向）；当最大横联线电流在AT所处，判别为上行方向，反之为下行方向。2当不是TF故障时，故障AT段为吸上电流最大处所和最大相邻的次大值处所之间。根据最大吸上电流处所处的，确定故障上、下行和T、F类型。例如，，则故障在下行且为T型故障。最后采用吸上电流比原理测距。setatatatIIII|)||,||,max(|210||||21TFTFII135),arg(4511TFIU),,,max(2211ftftIIII12211),,,max(tftftIIIII1818四、故障测距工程实施注意事项（一）施工过程中注意事项1、压互、流互极性2、开关量开入3、整定值（二）运行过程中注意事项1、Q-L表修正。Q-L表上表中数据为一个刚投入运行线路的理论数据，在实际运行中，需根据实际短路后的数据进行修正。段点01234L00.003.006.009.0012.00Q00.150.330.500.670.85L10.004.008.0012.0015.00Q10.100.300.500.700.901919四、故障测距工程实施注意事项1单个故障点修正每次发生永久或确定地点的故障时，记录下故障Q值和故障点距离。例如对于一次确认的故障点，参数为，。则将上表修正为下表以后逐渐根据每次故障修正2整个AT段修正在一个AT段，当发生两个较远（超过AT段长度的一半）的故障时，对整个AT段的Q-L表修正。45.0Qkmx9段点01234L00.003.006.009.0012.00Q00.150.330.500.670.85L10.004.009.0012.0015.00Q10.100.300.450.700.902020四、故障测距工程实施注意事项举例说明：如下图所示，得到两次故障，参数为，和，。根据相似三角形原理，有得到对应本AT段0.00km处的同理可得最后根据首尾两个点将本AT段其他3个点计算出来。21.0Qkmx00.28.0Qkmx00.2Q0Q41Q2.00L0.800.2014.00080.000.000.1421.080.000.200.14Q11.00Q21.000.200.1521.080.000.200.144Q85.04Q2121四、故障测距工程实施注意事项2、X-L表修正统计实际故障点和测量电抗，修正方法和前述的QL表类似，在此不再赘述。变电所分相供电线1供电线2变电所接触网1接触网20XLL1X1X2L2LX定值整定的时候，要考虑供电线的分段距离表；分别整定T、F、TF型电抗距离表。2222五、现场实例（一）故障测距报告阅读AT故障测距装置报告主要看变电所测距报告，AT所/分区所的报告仅供参考。故障发生后，当通道通畅的时候，AT所/分区所才会出故障报告，记录本所参数，当做故障测距试验的时候，AT所/分区所不出故障报告。实例1：2010年5月9日武广线董家变电所馈线保护装置故障报告故障测距装置故障报告213214故障时间2010-5-910:472010-5-910:47故障参数已跳闸已跳闸电流增量电流增量重合闸成功重合闸成功馈线电压=12.30KV馈线电压=12.32KV馈线电流=2271.00A馈线电流=2282.00A阻抗=5.42Ω阻抗=5.40Ω阻抗角=66.2°阻抗角=65.8°23五、现场实例变电所AT所分区所故障日期:2010-05-09故障时间:10:47：08报告类型：T型断路器号：213报告性质：故障故障类型：无效距离标志：公里标测距结果：K1918+475动作标志:AT测距法所1吸上电流1424A所2吸上电流2581A0)U1=11.76kV所1下行母线电压6.66kV所2下行母线电压3.04kV1)U2=11.76kV所1上行母线电压6.72kV所2上行母线电压3.11kV2)It1=1372A所1下行T线电流561A所2下行T线电流1307A3)If1=1003A所1下行F线电流356A所2下行F线电流627A4)It2=1379A所1上行T线电流203A所2上行T线电流202A5)If2=1007A所1上行F线电流342A所2上行F线电流649A6)Iat1=0A所1AT1吸上电流0A所2AT1吸上电流0A7)Iat2=0A所1AT2吸上电流1424A所2AT2吸上电流2581A8)Q=0.64故障事件:2010-05-0910:47:08变电所吸上电流743A电流比Q=0.6424五、现场实例实例2：2010年11月3日新岳阳变电所213214故障测距故障时间2010-11-217:542010-11-217:542010-11-217:55故障参数已跳闸已跳闸故障性质：故障过电流过电流断路器号=213阻抗Ⅰ段阻抗Ⅰ段故障类型：T线故障重合闸失败重合闸成功故障公里标（公里）=1441KM馈线电压=9.79KV馈线电压=13.57KV故障公里标（米）=351M馈线电流=4225.00A馈