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      城市軌道交通供電直流側(cè)短路故障定位技術(shù)探討

      2017-02-15 18:52:43鄒艷
      知音勵志·社科版 2016年10期
      關(guān)鍵詞:故障定位城市軌道交通

      鄒艷

      在我國,人們?nèi)粘3鲂幸央x不開交通工具,目前許多城市將機車作為公共交通工具,在為其供電時直流測短路產(chǎn)生的危害較大,需及時監(jiān)測并排除故障。本文通過說明供電直流側(cè)短路故障的主要類型,簡要介紹了故障定位的幾種方法,對貝瑞隆模型的工作原理及實現(xiàn)過程做出介紹,希望為城市軌道交通的安全運行起到做出貢獻。

      【關(guān)鍵詞】城市軌道交通;供電方式;直流測短路;故障定位

      每座城市都有其獨特的軌道交通,因為城市軌道交通與人們?nèi)粘I钕⑾⑾嚓P(guān),交通穩(wěn)定、安全、流暢運行是促進整座城市經(jīng)濟繁榮發(fā)展的前提條件,然而,城市軌道交通的運行需要電力系統(tǒng)作為支持,所以供電系統(tǒng)的安全性直接關(guān)系交通的穩(wěn)定運行。在供電過程中,直流側(cè)短路產(chǎn)生的危害非常大,若發(fā)生故障會帶來嚴重的經(jīng)濟損失,應及時進行排除。

      1 供電直流測短路故障的主要類型

      一般而言,電網(wǎng)內(nèi)引入三十五千伏和十千伏的電壓,而軌道交通在實際運行過程中將其降壓整流,通過一定方式的轉(zhuǎn)換和運輸實現(xiàn)供電,若依據(jù)短路方式為故障分類,則大致可分為兩種,即金屬性短路和非金屬性短路,下面將分別對這兩類故障進行介紹。

      1.1 金屬性短路故障

      金屬性短路是指在為城市軌道交通提供電能的過程中由金屬發(fā)生直接接觸引發(fā)的故障,一般分為兩種情況,其一是第三軌與走形軌發(fā)生直接接觸,其二是接觸網(wǎng)與走形軌發(fā)生直接接觸,這兩種情況都會導致絕緣支架被擊穿并造成短路,通常這類故障的發(fā)生是人為所致。另一原因可能發(fā)生在維修過程中,工人在維修時將電路斷開,但是在維修完成后未將接觸網(wǎng)接地線撤銷,一旦供電恢復,必然會引發(fā)金屬性短路,由于維修人員的粗心造成的短路故障須及時進行故障排除,不然可能會造成交通癱瘓或不可估量的經(jīng)濟損失。

      1.2 非金屬性短路故障

      非金屬短路大致可分為兩種情況,一種是兩個軌道之間經(jīng)過渡電阻發(fā)生短路,另一種是兩個軌道之間因絕緣泄露發(fā)生短路。通常這類故障是由于自然原因,例如在下雨天或大雪天氣時,城市輕軌沒有頂棚遮蓋的部分受到雨雪的覆蓋,雨雪作為導體使軌道之間形成通路而發(fā)生短路故障。也可能是由于軌道交通經(jīng)過長年累月的連續(xù)運行,接觸網(wǎng)或第三軌出現(xiàn)絕緣老化的現(xiàn)象,進而使電流外放或泄露,最終造成非金屬性短路故障。

      2 供電直流測短路故障定位方法

      2.1 阻抗法

      阻抗法作為一種新型定位方法,是集合先進科學技術(shù)和先進思想的綜合手段,而這種定位方法又可根據(jù)工作原理和測量方法的不同分為單端量阻抗法和雙端量阻抗法,兩者相比較而言,單端量阻抗法的工作原理更簡便,而且更容易實現(xiàn),最重要的是裝置成本較低,但由于對側(cè)系統(tǒng)過渡電阻極易對定位效果產(chǎn)生影響,因而造成故障定位精度不高,為了消除對側(cè)系統(tǒng)對精度的影響,可采用其他數(shù)學方法或物理方法消除過渡電阻,例如微分方程工頻法、一元二次方程法或電壓法等,從而達到提高精度的目的。而雙端量阻抗法的測量方法是所有故障定位中運用最廣泛的技術(shù)方法,其工作原理是推算兩端電壓流量,逐漸推算至故障點,當故障點兩端電壓相等就可得到故障點具體位置的信息,這種檢測方法主要依賴于現(xiàn)代化高科技技術(shù)和精確高的設備,因此定位精度更高。

      2.2 行波法

      行波法作為城市軌道交通直流輸電系統(tǒng)中很普通的定位方法,被引用的頻率很高,主要是因為其工作原理較簡單,運用行波傳輸理論基礎就很容易得到故障點的位置信息,這種方法在運用時僅僅需要運用測量裝置和行波,且只需測量記錄行波到達裝置的距離、時間及時間差,然后經(jīng)過計算便可獲得位置信息,這是因為對于不同的故障,測量得到的時間和時間差不相同。

      上述兩種定位方法運行起來都很方便,且均具有許多優(yōu)點,例如計算方法簡單、定位精度高等,因此在直流輸電系統(tǒng)的故障定位時被運用的次數(shù)非常多,并且經(jīng)過多年來的實踐表明,這兩種定位方法可取得良好的效果,但是由于城市軌道交通直流供電系統(tǒng)投入實際運行時,要引用現(xiàn)代化高科技設備,需要投入大量資金購買設備,當然,采用何種方法進行定位可視具體情況而定,盡量保證在最經(jīng)濟的前提下提高對故障點具體位置的精確度。

      3 基于貝瑞隆模型的時域故障

      3.1 基本原理簡介

      一般而言,當發(fā)生供電直流側(cè)短路故障時,保護裝置會發(fā)揮作用,當故障發(fā)生后,工作人員在確定故障點位置信息時可利用的信息有限,只有保護裝置記錄下來的電流和電壓,并且是故障發(fā)生之前形成的數(shù)據(jù)。由上文介紹可知故障定位方法有兩種,但均是在電流和電壓基波相量已知的前提下進行的,然而故障出現(xiàn)的時間很短暫,這無疑給數(shù)據(jù)提取增加難度,此時就需要收集故障發(fā)生之后與跳閘之前的時間段內(nèi)所有原始數(shù)據(jù),利用這些原始數(shù)據(jù)在時域?qū)收宵c進行測算,多次試驗表明這種方案模型在檢測定位方面有明顯效果。

      3.2 定位實現(xiàn)

      目前城市軌道交通的供電系統(tǒng)一般采用單邊供電,當軌道交通處于正常運行時,收集到的電流、電壓數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出線性關(guān)系,通常表現(xiàn)為均勻下降變化,而當軌道交通出現(xiàn)故障時,故障點收集到的數(shù)據(jù)信息會遠離原有的線性關(guān)系,且故障點處的電壓是零,而電路中其他部分的數(shù)據(jù)仍是均勻變化。當出現(xiàn)數(shù)據(jù)突變的情況時,只需通過貝瑞隆模型進行計算和分析,得出故障點距離電源點的長度,即可確定故障點準確位置。

      4 結(jié)束語

      城市軌道交通與每個人的日常生活密切相關(guān),代表著一座城市的經(jīng)濟發(fā)展程度和生活狀態(tài),縱觀城市軌道交通的發(fā)展過程,其安全性、穩(wěn)定性已得到全面提升,但是軌道交通的安全運行需要人民群眾共同維護,也需要工作人員的細心和敬業(yè),當出現(xiàn)交通故障時,可通過上文介紹的故障定位方法進行排除,保證及時清除故障,盡快恢復城市交通。

      參考文獻

      [1]張永祥,劉巖.牽引供電系統(tǒng)直流側(cè)短路故障分析[J].中國科技信息,2014(23) :176-177.

      [2]李福琴.分析城市軌道交通供電直流側(cè)短路故障定位方法[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2015(06):50.

      作者單位

      江蘇省無錫汽車工程中等專業(yè)學校 江蘇省無錫市 214153

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