一种市域铁路双边供电牵引网故障分段辨识方法及系统与流程

1.本发明涉及交流电气化铁路供电技术领域，具体涉及一种市域铁路双边供电牵引网故 障分段辨识方法及系统。


背景技术：

2.现有的故障辨识方案只适用于既有的单边供电牵引网，而对于市域铁路双边供电系统， 由于供电功率和用电功率(潮流)的分布与合成发生变化，无法在牵引变电所的馈线处识 别牵引网故障分段，也无法进一步为牵引网提供可靠的故障跳闸方案，因此有必要提出新 的方法来实现双边供电牵引网故障分段辨识，这种新的辨识方法不仅适用于双边供电牵引 供电系统的故障分段辨识，也为双边供电牵引供电系统的故障跳闸与故障测距提供了基础。


技术实现要素：

3.本发明的目的之一是提供一种市域铁路双边供电牵引网故障分段辨识系统，它能有效 地解决牵双边供电牵引网故障分段辨识与故障上下行辨识的技术问题。
4.本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：
5.一种市域铁路双边供电牵引网故障分段辨识方法，包括步骤：
6.针对横联线hln，以横联线电压相量为参考相量，设横联线电流相量从上行流入下行 为正，获取t时刻横联线hln电压相量和t+δt时刻电压相量根据电压相量和电 压相量计算横联线hln的电压变化量根据线路所有横联线hln的电 压变化量计算牵引网故障电压分量矩阵通过故障分段辨识单元的 辨识功能，根据牵引网故障电压分量矩阵判断故障分段s；
7.获取t+δt时刻故障分段s首端横联线hls电流相量与末端横联线hls+1电流相量根据横联线电流相量角度与计算故障分段s两端横联线潮流方向与若 分段s首端横联线hls电流相量角度则记分段s首端横联线hls横联线故障 潮流方向若则若分段s末端横联线hls电流相量角度 则记分段s末端横联线hls横联线故障潮流方向若若则根据故障分段s两端横联线潮流方向与得到分段s两侧的横 联线潮流方向矩阵通过故障上下行辨识单元的判断功能，根据故障分段s两端 横联线潮流方向矩阵判断故障位于分段上行或下行。
8.作为本发明的进一步改进，所述故障分段辨识单元fiu根据牵引网故障电压分量
矩阵 判断故障分段s的步骤，包括如下步骤：
9.查找牵引网故障电压分量矩阵中元素最大值比较相邻元素与大小。若令s＝max－1；若令s＝max；故障分段辨识单元fiu判断故障发生在分段s。
10.作为本发明的进一步改进，所述根据故障分段s两端横联线潮流方向矩阵判断故障位于分段上行或下行的步骤，包括如下步骤：
11.若故障分段s两侧的横联线故障潮流方向矩阵则故障发生在分段s 上行牵引网处。若故障分段s两侧的横联线故障潮流方向矩阵则故 障发生在分段s下行牵引网处。
12.本发明的目的之二是提供了一种市域铁路双边供电牵引网故障分段辨识系统，用于实 现如权利要求1～3任一项所述的市域铁路双边供电牵引网故障分段辨识方法，其中，市域 复线铁路双边供电区段的首端设置有牵引变电所ss1，末端设置有牵引网变电所ss2，牵引 变电所ss1与牵引变电所ss2间的牵引网上设置有开闭所，记为开闭所kb1、开闭所kb2、
…
、 开闭所kbm；相邻所间记为一个分段，每段包含上行牵引网，下行牵引网；其特征在于：在 牵引网首端，牵引变电所ss1的母线b1通过馈线f1与分段1上行牵引网首端连接，ss1的母 线b2通过馈线f2与分段1下行牵引网连接，母线b1与母线b2通过横联线hl1连接；
13.开闭所kb1母线b
11
通过馈线f
11
与分段1上行牵引网末端连接，并通过馈线f
13
与分段2 上行牵引网首端连接，开闭所kb1母线b
12
通过馈线f
12
与分段1下行牵引网末端连接，并通 过馈线f
14
与分段2下行牵引网首端连接，母线b
11
与母线b
12
通过横联线hl2连接；开闭所 kbm母线b
m1
通过馈线f
m1
与分段m上行牵引网末端连接，并通过馈线f
m3
与分段m+1上行牵引 网un
m+1
首端连接，开闭所kbm母线b
m2
通过馈线f
m2
与分段m下行牵引网末端连接，并通过馈 线f
m4
与分段2下行牵引网首端连接，母线b
m1
与母线b
m2
通过横联线hl
m+1
连接；
14.在牵引网末端，牵引变电所ss2的母线b3通过馈线f3与分段m+1上行牵引网末端连接， ss2的母线b4通过馈线f4与分段m+1下行牵引网末端连接，母线b3与母线b4通过横联线 hl
m+1
连接；
15.牵引变电所ss与开闭所kb内设有数据量测单元dmn，数据量测单元dmn通过光纤fo 与故障分段辨识单元fiu连接，故障分段辨识单元fiu通过光纤fo与故障上下行辨识单元diu连接；所述数据量测单元dmn用于横联线hln电流相量和电压相量的测量，其中 m+1≥n≥1；故障分段辨识单元fiu用于计算各横联线电压变化量并根据牵引网故障 电压分量矩阵判断故障发生在分段s；
16.故障上下行辨识单元diu用于计算故障分段s两端横联线电流潮流与并根据 故障分段s两侧的横联线潮流方向矩阵判断故障位于分段上行或下行。
17.作为本发明的进一步改进，所述横联线hl1设有电压互感器pt1，横联线hl2设有电压互 感器pt2，
…
，横联线hln设有电压互感器ptn；横联线hl1设有电流互感器ct1，横联线hl2设有电流互感器ct2，
…
，横联线hln设有电流互感器ctn。
18.作为本发明的进一步改进，所述故障辨识单元fiu具有辨识故障分段的功能。
19.作为本发明的进一步改进，所述故障上下行辨识单元diu具有判断故障位于分段上行 或下行的功能。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.1、可以获得牵引网横联线故障电压矩阵，由此辨识故障分段。
22.2、可以获得横联线潮流方向，并判断故障上下行。
23.3、通过判断牵引网故障分段与故障上下行，为计算故障测距定位提供依据。
24.4、原理正确，算法简单可靠，实施方便，可直接应用于既有测控系统，便于工程实践。
附图说明
25.图1为实施例1所述市域铁路双边供电牵引网故障分段辨识方法的流程图。
26.图2为实施例2所述市域铁路双边供电牵引网故障分段辨识系统的分布示意图。
27.图3为实施例2所述市域铁路双边供电牵引网故障分段辨识系统的结构框图。
具体实施方式
28.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方 式对本发明作进一步的描述。
29.实施例1
30.本实施例提供了一种市域铁路双边供电牵引网故障分段辨识方法，如图1所示，包括 步骤：
31.a1：针对横联线hln，以横联线电压相量为参考相量，设横联线电流相量从上行流入 下行为正，获取t时刻横联线hln电压相量和t+δt时刻电压相量
32.a2：根据t时刻横联线hln电压相量和t+δt时刻电压相量计算横联线hln的电 压变化量
33.a3：根据线路所有横联线hln的电压变化量计算牵引网故障电压分量矩阵 34.a4：根据牵引网故障电压分量矩阵判定故障分段s。
35.a5：获取t+δt时刻故障分段s首端横联线hls电流相量与末端横联线 hls+1电流相量
36.a6：根据横联线电流相量角度与计算故障分段s两端横联线潮流方向与 得到故障分段s两侧的横联线故障潮流方向矩阵
37.若分段s首端横联线hls电流相量角度则记分段s首端横联线hls横联 线故障潮流方向若则若分段s末端横联线hls电流相量角 度则记分段s末端横联线hls横联线故障潮流方向若
则根据故障分段s两端横联线潮流方向与
38.a7：根据故障分段s两侧的横联线故障潮流方向矩阵判断故障位于分段上 行或下行。
39.作为优选，本实施例中，所述根据牵引网故障电压分量矩阵判断判 定故障分段s，即步骤a4包括：
40.(1)查找牵引网故障电压分量矩阵中元素最大值比较相邻元素与大小。
41.(2)若令s＝max－1；
42.(3)若令s＝max；
43.(4)故障分段辨识单元fiu判定故障发生在分段s。
44.作为优选，本实施例中，根据故障分段s两侧的横联线故障潮流方向矩阵判断故障位于分段上行或下行，即步骤a5包括：
45.(1)若故障分段s两侧的横联线故障潮流方向矩阵则故障发生在 分段s上行牵引网处。
46.(2)若故障分段s两侧的横联线故障潮流方向矩阵则故障发生 在分段s下行牵引网处。
47.作为优选，本实施例提供的方法还包括步骤：
48.a0：当判断处牵引网发生故障时，进行步骤a1。
49.实施例2
50.如图2和图3所示，本实施例提供了一种市域铁路双边供电牵引供电系统，在市域复 线铁路双边供电区段，牵引网首端设置牵引变电所ss1，末端设置牵引网变电所ss2，牵引 变电所ss1与ss2间牵引网上设置开闭所，记为开闭所kb1、开闭所kb2、
…
、开闭所kbm；相 邻所间记为一个分段，每段包含上行牵引网，下行牵引网；其特征在于：在牵引网首端， 牵引变电所ss1的母线b1通过馈线f1与分段1上行牵引网首端连接，ss1的母线b2通过馈线 f2与分段1下行牵引网连接，母线b1与母线b2通过横联线hl1连接。开闭所kb1母线b
11
通过 馈线f
11
与分段1上行牵引网末端连接，并通过馈线f
13
与分段2上行牵引网首端连接，开闭 所kb1母线b
12
通过馈线f
12
与分段1下行牵引网末端连接，并通过馈线f
14
与分段2下行牵引 网首端连接，母线b
11
与母线b
12
通过横联线hl2连接。以此类推，开闭所kbm母线b
m1
通过馈 线f
m1
与分段m上行牵引网末端连接，并通过馈线f
m3
与分段m+1上行牵引网un
m+1
首端连接， 开闭所kbm母线b
m2
通过馈线f
m2
与分段m下行牵引网末端连接，并通过馈线f
m4
与分段2下行 牵引网首端连接，母线b
m1
与母线b
m2
通过横联线hl
m+1
连接。在牵引网末端，牵引变电所ss2的母线b3通过馈线f3与分段m+1上行牵引网末端连接，ss2的母线b4通过馈线f4与分段m+1 下行牵引网末端连接，母线b3与母线b4通过横联线hl
m+2
连接。
51.具体地，各个单元的功能如下：
52.数据量测单元dmn：用于获取t时刻横联线hln电压相量和t+δt时刻电压相量
获取t+δt时刻故障分段s首端横联线hls电流相量与末端横联线hls+1电流相量
53.故障分段辨识单元fiu：根据t时刻横联线hln电压相量和t+δt时刻电压相量计算横联线hln的电压变化量根据线路所有横联线hln的电压变化量计算牵引网故障电压分量矩阵通过故障分段辨识单元的辨识功能，根据 牵引网故障电压分量矩阵可判定故障分段s；
54.故障上下行辨识单元diu：根据故障分段s两端横联线潮流方向与得到故障 分段s两侧的横联线故障潮流方向矩阵通过故障上下行辨识单元的判断功能， 根据故障分段s两侧的横联线故障潮流方向矩阵判断故障位于分段上行或下行。
55.进一步地，横联线hl1设有电压互感器pt1，横联线hl2设有电压互感器pt2，
…
，横联 线hln设有电压互感器ptn；横联线hl1设有电流互感器ct1，横联线hl2设有电流互感器 ct2，
…
，横联线hln设有电流互感器ctn。
56.还需要说明的是，双边供电区段牵引网上设置共计2个牵引所与m个开闭所，相应地， 牵引网上设置有m+1个分段，所述牵引网故障分段s，其中，m+1≥s≥1。每个分段首末两 端具有横联线，以横联线hln为例(m+2≥n≥1)，如图2所示，在步骤a1中，通过电压互 感器ptn获取t时刻横联线hln电压相量和t+δt时刻电压相量在实施例的步骤a4 中，确定故障分段s后，通过电流互感器cts获取t+δt时刻故障分段s首端横联线hls电 流相量与末端横联线hls+1电流相量
57.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发 明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进 和润饰也应视为本发明的保护范围。