电气化铁路AT供电系统的接触网故障识别装置的制作方法

本实用新型属于交流电气化铁路牵引供电测控技术领域。

背景技术：

电气化铁路的AT供电方式相比直接供电方式有着更强的供电能力和更长的供电臂长度，可以减少电分相和无电区，因此，我国高铁几乎都选择了AT供电方式。

但是，我国山脉、河流众多，这往往给AT所与其接触网分段器的就近设置造成困难，甚至必须拉开很长的距离，有的长达2km，这就需要在使AT所与其分段器之间架设很长的供电线。AT所与其分段器之间的供电线和接触网的长度越大，其电感就越大，带电列车通过分段器时，列车电流在该段供电线和接触网之间的突然转换将造成过电压和拉弧，拉弧会烧损接触线，甚至烧断接触线，酿成事故。

显然，现在急需解决的技术问题是：在正常运行工况下，消除列车通过距离AT所较远的分段器时的拉弧现象，而接触网发生故障时，则应及时而准确地区分供电线范围内外故障发生区段及其具体位置并切除故障。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种电气化铁路AT供电系统的接触网故障识别装置，不仅能有效地解决接触网发生故障时及时而准确地加以区分技术问题，而且还能切除并进行故障位置准确识别。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案为：

一种电气化铁路AT供电系统的接触网故障识别装置，所述电气化铁路AT供电系统包括接触网和钢轨和至少三个AT所，以三个AT所为区间，分别为左邻AT所、中间AT所和右邻AT所，故障识别装置在中间AT所，该故障识别装置的输入端分别与并联设置于中间AT所的接触网与钢轨之间的电压互感器一、电压互感器二、左邻AT所、中间AT所和右邻AT所的测试端连接，其输出端分别与左邻AT所、中间AT所和右邻AT所的控制端连接；其中，所述中间AT所的控制端包括并联于所述中间AT所处的接触网的旁路短路器的控制端。

所述中间AT所的测试端包括第一电流互感器、第二电流互感器、以及与第二左上网断路器串联的第三电流互感器和与第二右上网断路器串联的第四电流互感器的测试端；其中，所述第一电流互感器的一端与其串联的旁路断路器的左端连接，另一端通过第一上网线连接到分段器二左端的接触网上；所述第二电流互感器的一端与其串联的旁路断路器的右端连接，另一端通过第二上网线连接到分段器二右端的接触网上。

所述中间AT所的控制端包括第二左上网断路器和第二右上网断路器的测试端；中间AT所自耦变的接触网端子通过第二左上网断路器和第二左上网线就近连接到分段器二左端的接触网上，此处称为中间AT所自耦变左上网点；中间AT所自耦变的接触网端子通过第二右上网断路器和供电线连接到分段器二右端的接触网上，此处称为该中间AT所自耦变右上网点。

所述左邻AT所的测试端为第五电流互感器的测试端，所述左邻AT所的控制端为第一左上网断路器和第一右上网断路器的控制端，其中，所述第一左上网断路器的一端通过第一左上网线与分段器一左端的接触网就近连接，另一端与左邻AT所自耦变的接触网端子连接；所述第一右上网断路器的一端通过第一右上网线与分段器一右端的接触网就近连接，另一端通过与其串联的第五电流互感器与左邻AT所自耦变的接触网端子连接。

所述右邻AT所的测试端为第六电流互感器的测试端，右邻AT所的控制端分别为第三左上网断路器和第三右上网断路器的控制端，其中，第三左上网断路器的一端通过与其串联的第六电流互感器与右邻AT所自耦变的接触网端子连接，另一端通过第三左上网线与分段器三左端的接触网连接；所述第三右上网断路器的一端与右邻AT所自耦变的接触网端子连接，另一端通过第三右上网线与分段器三右端的接触网连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为本实用新型所述的技术方案主要采用判断在中间AT所的接触网T与钢轨R之间的电压互感器与状态阈值大小，得出接触网是否存在故障；再结合三个AT所的三条支路的电流互感器测得的电流大小的比较来判断故障发生区段，以及利用AT所的电压和相关电流计算接触网阻抗并进一步换算成长度来标定故障的具体位置，因此，本实用新型不仅可以及时、准确地发现、区分、隔离各种接触网故障并标定故障的具体位置，还能保证无故障区段继续供电、运行，最大限度地减少停电范围，避免故障影响的扩大化，进一步提高牵引网供电的可靠性；同时涉及的相关装置投资较少，实施方便，既便于新线采用，也便于旧线改造。

附图说明

图1是本实用新型实施例电气化铁路AT供电系统示意图。

图2是本实用新型实施例故障识别装置输入、输出关系图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的工作原理是：旁路断路器与分段器并联，正常运行时，旁路断路器合闸，将分段器旁路，同时旁路断路器的上网线保持最短，则使并联回路导线的电感L最小，列车带电流i通过分段器时的暂态电压Ldi/dt达到最小，甚至接近0，使列车电流i顺利地从分段器的一端转移到另一端，从而消除拉弧条件。故障情况下，利用三条支路的电流互感器测得的电流大小的比较来判断故障发生区段，再利用AT所的电压和相关电流计算接触网阻抗并进一步换算成长度来标定故障的具体位置。

根据图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种电气化铁路AT供电系统的接触网故障识别装置，所述电气化铁路AT供电系统包括至少三个AT所、接触网T和钢轨R，其中以三个AT所为区间，所述三个AT所分别为左邻AT所、中间AT所和右邻AT所，故障识别装置在中间AT所，该故障识别装置输入端分别与并联设置于所述中间AT所处的接触网T与钢轨R之间的电压互感器一YHa、并联设置于所述中间AT所处的接触网T与钢轨R之间的电压互感器二YHb、左邻AT所、中间AT所和右邻AT所的测试端连接，其输出端分别与左邻AT所、中间AT所和右邻AT所的控制端连接；其中，所述中间AT所的控制端包括并联于所述中间AT所处的接触网T的旁路短路器PD的控制端。

又一优选地的本实用新型实施例，所述中间AT所的测试端包括第一电流互感器LH1、第二电流互感器LH2、与所述第二左上网断路器DL21串联的第三电流互感器LH21和与第二右上网断路器DL23第四电流互感器LH23的测试端；其中，所述第一电流互感器LH1一端与其串联的旁路断路器PD的左端连接，所述第一电流互感器LH1另一端通过第一上网线SW1连接到分段器二FD2左端的接触网T上；所述第二电流互感器LH2一端与其串联旁路断路器PD的右端连接，所述第二电流互感器LH2另一端通过第二上网线SW2连接到分段器二FD2右端的接触网T上。

又一优选地的本实用新型实施例，所述中间AT所的控制端还包括包括第二左上网断路器DL21和第二右上网断路器DL23的测试端，所述中间AT所的断路器分为第二左上网断路器DL21和第二右上网断路器DL23；中间AT所自耦变AT2的接触网端子通过第二左上网断路器DL21和第二左上网线SW21就近连接到分段器二FD2左端的接触网T上，此处称为中间AT所自耦变AT2左上网点，记为Z；中间AT所自耦变AT2的接触网端子通过第二右上网断路器DL23和供电线GD连接到分段器二FD2右端的接触网T上，此处称为该中间AT所自耦变AT2右上网点，记为Y。

又一优选地的本实用新型实施例，所述左邻AT所的测试端为第五电流互感器LH12的测试端，所述左邻AT所的控制端为第一左上网断路器DL10和第一右上网断路器DL12的控制端，其中，所述第一左上网断路器DL10一端通过第一左上网线SW10与分段器一FD1左端的接触网T就近连接，所述第一左上网断路器DL10另一端与左邻AT所自耦变AT1的接触网端子连接；所述第一右上网断路器DL12一端通过第一右上网线SW10与分段器一FD1右端的接触网T就近连接，所述第一右上网断路器DL10另一端通过与其串联的第五电流互感器LH12与左邻AT所自耦变AT1的接触网端子连接。

又一优选地的本实用新型实施例，所述右邻AT所的测试端为第六电流互感器LH32的测试端，所述右邻AT所的控制端分别为第三左上断路器DL32和第三右上断路器DL34的控制端，其中，所述第三左上断路器DL32一端通过与其串联的第六电流互感器LH32与右邻AT所自耦变AT3的接触网端子连接，所述第三左上断路器DL32另一端通过第三左上网线SW32与分段器三FD3左端的接触网T连接；所述第三右上断路器DL34一端与右邻AT所自耦变AT3的接触网端子连接，所述第三右上断路器DL34另一端通过第三右上网线SW34与分段器三FD3右端的接触网T连接。

为了更好理解本实用新型实施例，以下作如下详细说明：继续如图1所示，本实用新型实施例所述的接触网故障识别装置，以三个AT所为区间，选位于左邻AT所、右邻AT所之间的中间AT所，该中间AT所与接触网T、钢轨R、负馈线F和左邻AT所、右邻AT所共同组成电气化铁路AT供电系统；左邻AT所自耦变AT1的接触网端子通过第一左上网断路器DL10和第一左上网线SW10就近连接到分段器一FD1左端的接触网T上，左邻AT所自耦变AT1的接触网端子通过第一右上网断路器DL12和第一右上网线SW12就近连接到分段器一FD1右端的接触网T上，分段器一FD1串接在左邻AT所自耦变AT1旁边的接触网T中；右邻AT所自耦变AT3的接触网端子通过第三左上网断路器DL32和第三左上网线SW32就近连接到分段器三FD3左端的接触网T上，右邻AT所自耦变AT3的接触网端子通过第三右上网断路器DL34和第三右上网线SW34就近连接到分段器三FD3右端的接触网T上，分段器三FD3串接在右邻AT所自耦变AT3旁边的接触网T中；中间AT所自耦变AT2的接触网端子通过第二左上网断路器DL21和第二左上网线SW21就近连接到分段器二FD2左端的接触网T上，此处称为中间AT所自耦变AT2左上网点，记为Z，中间AT所自耦变AT2的接触网端子通过第二右上网断路器DL23和供电线GD连接到分段器二FD2右端的接触网T上，此处称为中间AT所自耦变AT2右上网点，记为Y；分段器一FD1、分段器二FD2和分段器三FD3均能使列车不断电通过；与第一右上网断路器DL12串联的电流互感器记为LH12；与第二左上网断路器DL21串联的电流互感器记为LH21，与第二右上网断路器DL23串联的电流互感器记为LH23；与第三左上网断路器DL32串联的电流互感器记为LH32；中间AT所接触网T与钢轨R之间并联的电压互感器一记为YHa；分段器二FD2处设置旁路断路器PD，旁路断路器PD的一端通过与之串联的第一电流互感器LH1和第一上网线SW1就近连接到分段器二FD2左端的接触网T上，旁路断路器PD的另一端通过与之串联的第二电流互感器LH2和第二上网线SW2就近连接到分段器二FD2右端的接触网T上，即中间AT所自耦变AT2右上网点Y上，在Y与钢轨R之间并接电压互感器二，记为YHb。

根据图2所示，故障识别装置的输入端连接电压互感器一YHa、电压互感器二YHb和第五电流互感器LH12、第三电流互感器LH21、第一电流互感器LH1、第二电流互感器LH2以及第四电流互感器LH23和第六电流互感器LH32的测量端，其输出端连接中间AT所自耦变AT2的第二左上网断路器DL21、第二右上网断路器DL23、旁路断路器PD以及左邻AT所自耦变AT1第一右上网断路器DL12和右邻AT所自耦变AT3第三左上网断路器DL32的控制端。

本实用新型实施例所述识别装置主要采用与三个AT所(即左邻AT所、中间AT所以及右邻AT所)的三个支路上的测试端和控制端连接，从而通过三支路电流互感器测得的电流大小的比较来判断故障发生区段，以及利用AT所的电压和相关电流计算接触网阻抗并进一步换算成长度来标定故障的具体位置，因此，本实用新型不仅可以及时、准确地发现、区分、隔离各种接触网故障并标定故障的具体位置，还能保证无故障区段继续供电、运行，最大限度地减少停电范围，避免故障影响的扩大化，进一步提高牵引网供电的可靠性；同时涉及的相关装置投资较少，实施方便，既便于新线采用，也便于旧线改造。

为了更好理解本实用新型实施例，本实用新型的功能需要通过接触网故障识别方法来实现：具体步骤简要说明如下：当电压互感器一YHa或者电压互感器二YHb测得的电压低于状态阈值时，

(1)若第三电流互感器LH21、第一电流互感器LH1测得的电流之和与第五电流互感器LH12测得的电流的差值的绝对值大于最大不平衡电流值，则认定中间AT所网点Z和左邻AT所之间的接触网或定中间AT所左上网点Z和分段器FD2之间的接触网发生短路，此时，故障位置识别装置命令第二左上网断路器DL21和旁路断路器PD跳闸；同时，利用第二左上网断路器DL21和旁路断路器PD跳闸前一瞬间电压互感器YHb测得的电压值和第一电流互感器LH1测得的电流值计算短路阻抗并换算成等效接触网长度D来进行故障位置标定：当D小于网点Z和分段器二FD2之间的实际接触网长度时，认定故障发生在中间AT所网点Z和分段器二FD2之间的接触网上，否则，认定故障发生在中间AT所左上网点Z和左邻AT所之间的接触网上。

(2)若第四电流互感器LH23、第二电流互感器LH2测得的电流之和与第六电流互感器LH32测得的电流的差值的绝对值大于最大不平衡电流值，则认定分段器二FD2和右邻AT所之间的接触网发生短路，此时，故障位置识别装置命令第二右上网断路器DL23和旁路断路器PD跳闸；同时，利用右邻AT所的电压和电流进行故障位置标定。

本实用新型实施例所述的识别方法主要采用判断在中间AT所的接触网T与钢轨R之间的电压互感器与状态阈值大小，得出接触网是否存在故障；再结合三个AT所的三条支路的电流互感器测得的电流大小的比较来判断故障发生区段，以及利用AT所的电压和相关电流计算接触网阻抗并进一步换算成长度来标定故障的具体位置，因此，本实用新型不仅可以及时、准确地发现、区分、隔离各种接触网故障并标定故障的具体位置，还能保证无故障区段继续供电、运行，最大限度地减少停电范围，避免故障影响的扩大化，进一步提高牵引网供电的可靠性；同时涉及的相关装置投资较少，实施方便，既便于新线采用，也便于旧线改造。