本发明公开了一种AT供电电气化铁道故障测距计算方法，涉及电气化铁路牵引供电技术领域。通过两次短路试验非常明晰的计算出修正系数；如果结合列车行车信息，也可以不需短路试验对修正系数进行在线计算；考虑到铁路投运前会有接触网检测车对线路进行测试，可以将接触网检测车的行车位置信息结合起来，进行修正系数计算；也可在AT段中选取两处安装列车定位装置，当列车经过时，该装置向故障测距装置发送启动计算修正系数命令，故障测距装置利用该时刻电压电流进行修正系数计算。这种实现方式能够减少短路试验给电力系统、牵引供电系统的相关设备带来冲击。适用于AT供电电气化铁路牵引网故障定位。
1.一种AT供电电气化铁道故障测距计算方法，定义AT中性点吸上电流比为：式中，In和In+1为故障点所在AT段的ATn和ATn+1中性点吸上电流，在测试点d1处进行短路试验时，ATn中性点的吸上电流为I(n)1，ATn+1中性点的吸上电流为I(n+1)1；在测试点d2处进行短路试验时，ATn中性点的吸上电流为I(n)2，ATn+1中性点的吸上电流为I(n+1)2；其特征在于：设变电所至ATn间的距离为ln，k为变比修正系数，b为坐标平移修正系数，D为故障AT段的长度，则牵引变电所至故障点之间的距离l为：
l＝ln+(kH+b)D (2)设第n个AT段的两个测试点d1和测试点d2距该AT段ATn的距离分别为x1、x2；建立式3和式4如下：
通过式(1)计算得到在测试点d1、测试点d2分别进行短路试验时的中性点吸上电流比H1和吸上电流比H2后，再通过式(3)计算变比修正系数k，式(4)计算坐标平移修正系数b。
2.根据权利要求1所述的一种AT供电电气化铁道故障测距计算方法，其特征在于：所述在测试点d1和测试点d2进行短路试验时获得中性点吸上电流，是通过结合列车运行位置信息来得到的，具体实现方式为：当列车与行车调度系统通信获知列车行进到测试点d1时，用该时刻的AT中性点吸上电流计算得到中性点吸上电流比H1；获知列车行进到测试点d2时，用该时刻的AT中性点吸上电流计算得到中性点吸上电流比H2。
3.根据权利要求2所述的一种AT供电电气化铁道故障测距计算方法，其特征在于：所述的在测试点d1和测试点d2进行短路试验时获得中性点吸上电流是通过接触网检测车运行来得到的，具体实现方式为：在接触网检测车中和变电所的故障测距装置中增加高速通信功能，当接触网检测车行进到测试点d1时，用该时刻的AT中性点吸上电流计算得到中性点吸上电流比H1；当接触网检测车行进到测试点d2时，用该时刻的AT中性点吸上电流计算得到中性点吸上电流比H2。
4.根据权利要求2所述的一种AT供电电气化铁道故障测距计算方法，其特征在于：所述的在测试点d1和测试点d2进行短路试验获得中性点吸上电流是通过在钢轨旁安装地面列车位置检测装置，当检测到列车行进到测试点d1或测试点d2时，立即向变电所的故障测距装置发送该测试点实时电流信息来得到。
5.根据权利要求1所述的一种AT供电电气化铁道故障测距计算方法，其特征在于：所述通过式(3)计算变比修正系数k、式(4)计算坐标平移修正系数b，当修正系数发生大于20％变化时，表示该AT段电气特性有异常，予以示警。
一种AT供电电气化铁道故障测距计算方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电气化铁路牵引供电技术领域。
背景技术
[0002] 高速铁路无一例外地采用电力牵引。随着高速铁路里程的增加，牵引供电系统的安全、良好运行不能不受到高度重视。
[0003] AT(Auto Transformer，自耦变压器)供电方式具有更长的供电区段、更大的供电能力之优势，能够更好地满足高速铁路行车密度较大、运行速度高、供电容量大的要求，成
为了我国高速铁路在现阶段的主流供电方式。
[0004] 电气化铁道供电系统的故障大多数为自然事故，如雷击、绝缘老化、环境污染等均可能造成绝缘子、分区绝缘器等闪络，致使保护动作跳闸。这类故障往往是瞬时性的，带有
电弧，对绝缘子、分区绝缘器和导线有很大危害。如果不及时排除故障隐患，故障可能再次
发生。高速电气化铁路AT牵引网结构复杂，故障定位困难，如果不能及时准确发现和排除故
障，将延长停电时间，干扰正常运输。因此，AT牵引网故障的精确定位对于铁路的高效、安全
运行意义重大，并能够带来巨大的经济和社会效益。
[0005] AT供电牵引网的故障测距原理一直采用六十年代末日本藤江宏史、渡边宽等人提出的“AT中性点吸上电流比”测距原理。目前，针对AT牵引网的故障定位(测距)方法容易受
到线路结构、牵引网的运行方式及供电方式等因素的影响，降低其稳定性和精度。特别是为
了提高测距精度，需要分段线性化设置修正系数时，考虑的因素应包括有以下几个方面,如
变压器漏抗的大小及容量,本区段及相邻区段的长度,接触线、正馈线和钢轨的阻抗,钢轨
泄漏的程度等。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种AT供电电气化铁道故障测距计算方法，它能有效地解决牵引供电系统在短路试验时减少冲击的技术问题。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案解决其技术问题的：一种电气化铁道AT故障测距计算方法，定义AT中性点吸上电流比为：
[0008]
[0009] 式中，In和In+1为故障点所在AT段的ATn和ATn+1中性点吸上电流，在测试点d1处进行短路试验时，ATn中性点的吸上电流为I(n)1，ATn+1中性点的吸上电流为I(n+1)1；在测试点d2处
进行短路试验时，ATn中性点的吸上电流为I(n)2，ATn+1中性点的吸上电流为I(n+1)2；设变电所
至ATn间的距离为ln，k为变比修正系数，b为坐标平移修正系数，D为故障AT段的长度，则牵引
变电所至故障点之间的距离l为：
[0010] l＝ln+(kH+b)D (2)
[0011] 设第n个AT段的两个测试点d1和测试点d2距该AT段ATn的距离分别为x1、x2；再建立式3和式4如下：
[0012]
[0013]
[0014] 通过式(1)计算得到在测试点d1、测试点d2分别进行短路试验时的中性点吸上电流比H1和吸上电流比H2后，再通过式(3)计算变比修正系数k，式(4)计算坐标平移修正系数
b。
[0015] 所述在测试点d1和测试点d2进行短路试验时获得中性点吸上电流是通过结合列车运行位置信息来得到的，具体实现方式为：当列车与行车调度系统通信获知列车行进到
测试点d1时，用该时刻的AT中性点吸上电流计算得到中性点吸上电流比H1；获知列车行进
到测试点d2时，用该时刻的AT中性点吸上电流计算得到中性点吸上电流比H2。
[0016] 所述的在测试点d1和测试点d2进行短路试验时获得中性点吸上电流是通过接触网检测车运行来得到的，具体实现方式为：在接触网检测车中和变电所的故障测距装置中
增加高速通信功能，当接触网检测车行进到测试点d1时，用该时刻的AT中性点吸上电流计
算得到中性点吸上电流比H1；当接触网检测车行进到测试点d2时，用该时刻的AT中性点吸
上电流计算得到中性点吸上电流比H2。
[0017] 所述的在测试点d1和测试点d2进行短路试验获得中性点吸上电流是通过在钢轨旁安装地面列车位置检测装置，当检测列车行进到测试点d1或测试点d2时，立即向变电所
的故障测距装置发送该测试点实时电流信息来得到。
[0018] 通过式(3)计算变比修正系数k，式(4)计算坐标平移修正系数b，当修正系数发生大于20％变化时，表示该AT段电气特性有异常，予以示警。
[0019] 本发明的工作原理是：因AT供电方式和电气化铁路牵引变电所接线方式共同确定了具有电源，标记为E，电源两端必有电源系统阻抗Zs1和电源系统阻抗Zs2，在每个AT段设有
自耦变压器AT1、自耦变压器AT2、自耦变压器ATn，记第一个AT段的接触线T1、钢轨R1、正馈线
F1，第二个AT段的接触线T2、钢轨R2、正馈线F2，第n个AT段的接触线Tn、钢轨Rn、正馈线Fn；
第n个牵引网AT段长度为D，到牵引变电所距离为ln。当接触网发生短路故障时，用公式(1)
求得AT中性点吸上电流比H后，可由式(2)牵引变电所至故障点之间的距离l。再由该距离求
得两个测试点d1和测试点d2距该AT段ATn的距离分别为x1、x2，从而求得变比修正系数k和坐
标平移修正系数b。
[0020] 本发明与现有技术相比的有益效果是：
[0021] 一、本申请一种AT供电电气化铁道故障测距计算方法是一个直线方程，意义明确，特别有利于分段线性化设置修正系数，能通过两次短路试验非常明晰的计算出修正系数。
[0022] 二、如果结合列车行车信息，也可以不需短路试验对修正系数进行在线计算。
[0023] 三、考虑到铁路投运前会有接触网检测车对线路进行测试，投运后会定期开行接触网检测车，可以将接触网检测车的行车位置信息结合起来，进行修正系数计算。
[0024] 四、也可在AT段中选取两处安装列车定位装置，当列车经过时，该装置向故障测距装置发送启动计算修正系数命令，故障测距装置利用该时刻电压电流进行修正系数计算。
[0025] 五、当修正系数发生较大变化，大于20％，表示该AT段电气特性有异常，予以示警。
[0026] 这种实现方式能够减少短路试验给电力系统、牵引供电系统的相关设备带来冲击。
附图说明
[0027] 图1是本发明实施例的AT段d1处的TR短路试验示意图。
[0028] 图2是本发明实施例的AT段d2处的TR短路试验示意图。
[0029] 图3是本发明实施例的AT中性点吸上电流比故障测距修正系数计算流程示意图。
具体实施方式
[0030] 如图1所示，一种AT供电电气化铁道故障测距计算方法所述的AT供电方式电气化铁路牵引变电所电源为E，电源系统阻抗Zs1、电源系统阻抗Zs2，在每个AT段设有自耦变压器
AT1、自耦变压器AT2、自耦变压器ATn，记第一个AT段的接触线T1、钢轨R1、正馈线F1，第二个
AT段的接触线T2、钢轨R2、正馈线F2，第n个AT段的接触线Tn、钢轨Rn、正馈线Fn；第n个牵引
网AT段长度为D，到牵引变电所距离为ln。测试点d1到ATn距离为x1，在d1点进行TR短路试验，
在试验时同步测量ATn中性点吸上电流为I(n)1，ATn+1中性点吸上电流为I(n+1)1，用式(1)计算
H1：
[0031]
[0032] 如图2所示，测试点d2到ATn距离为x2，在d2点进行TR短路试验，在试验时同步测量ATn中性点吸上电流为I(n)2，ATn+1中性点吸上电流为I(n+1)2，用式(1)计算H2：
[0033]
[0034] 则可用式(3)计算变比修正系数k，式(4)计算坐标平移修正系数b，从而牵引变电所至故障点之间的距离l：
[0035] l＝ln+(kH+b)D (2)
[0036]
[0037]
[0038] 经上述三步计算得到最终测距结果。
[0039] 实施列
[0040] 仿真计算实例，修正系数计算流程如图3所示：
[0041] AT段长度D＝15km
[0042] 接触线阻抗ZT＝0.148534+j*0.586168(Ω/km)
[0043] 钢轨阻抗ZR＝0.083098+j*0.444793(Ω/km)
[0044] 正馈线阻抗ZF＝0.170248+j*0.716382(Ω/km)
[0045] 接触线钢轨互阻抗ZTR＝0.049348+j*0.304063(Ω/km)
[0046] 接触线正馈线互阻抗ZTF＝0.049348+j*0.342784(Ω/km)
[0047] 正馈线钢轨互阻抗ZFR＝0.049348+j*0.291514(Ω/km)
[0048] AT短路电压百分比0.5％
[0049] 表1 TR金属性短路故障时的AT段首端和末端电压、电流
[0050]
[0051]
[0052] 取第4km处为测试点d1:
[0053]
[0054] 取第7km处为测试点d2:
[0055]
[0056] 用式(3)计算变比修正系数k，式(4)计算坐标平移修正系数b
[0057]
[0058]
[0059] 表2本专利方法测距结果
[0060]
[0061]
[0062] 从表2可以看出，测距结果均小于300m，满足铁路技术规范TJ/GD028‑2019《电气化铁路馈线保护测控装置暂行技术条件》要求。本计算实例选取的4km,7km两处测试点，表中
3km到7km处测距结果是非常好的。所以，分段选取测试点，比如再在8km,13km处计算修正系
数，或分更多段，可以使测距精度全AT段都较高，此处不再赘述。
