CN106124937A - 一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***及方法 - Google Patents

一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106124937A
CN106124937A CN201610707601.5A CN201610707601A CN106124937A CN 106124937 A CN106124937 A CN 106124937A CN 201610707601 A CN201610707601 A CN 201610707601A CN 106124937 A CN106124937 A CN 106124937A
Authority
CN
China
Prior art keywords
range unit
wireless communication
main frame
markers
machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610707601.5A
Other languages
English (en)
Inventor
石勇
侯炜
陈俊
张灵凌
魏巍
刘永生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NR Electric Co Ltd
Original Assignee
NR Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NR Electric Co Ltd filed Critical NR Electric Co Ltd
Priority to CN201610707601.5A priority Critical patent/CN106124937A/zh
Publication of CN106124937A publication Critical patent/CN106124937A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/088—Aspects of digital computing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/086—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution networks, i.e. with interconnected conductors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***及方法，步骤1、测距装置主机和测距装置从机接收对时信号对时；步骤2、测距装置主机和测距装置从机采集本站内的接触网电压、馈线电流并打上时标存入缓存；步骤3、当线路上发生故障后，测距装置主机记录下故障时刻时标，从缓存中找到时标对应时刻的采集数据，并把时标通过工业级无线通讯模块发给AT所和分区所内的测距装置从机；步骤4、测距装置从机接收到时标后从缓存中找到本所时标对应时刻的采集数据，通过工业级无线通讯模块发回给测距装置主机；步骤5、测距装置主机根据牵引所及AT所、分区所的采集数据，使用测距公式计算出故障距离。节约了通讯网络建设成本。

Description

一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***及方法
技术领域
本发明涉及一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***及方法。
背景技术
电气化铁路AT供电方式就是将若干台变比为2:1的自耦变压器(AT)按一定的间距(通常为10几公里)并联在接触线(T)与正馈线(F)之间，其中点直接接钢轨(R)。该供电方式具有供电臂长、输送功率大、对相邻通信线干扰小等优点。为了进一步减小牵引网单位长度阻抗，提高供电臂末端电压，在每个AT处将复线牵引网的上、下行并联起来，称为全并联AT供电方式。由于自耦变压器的影响，AT供电方式下的测量阻抗与故障点位置之间不再是线性关系，传统的阻抗法测距原理不再适用，而且，传统的测距需占用铁路专用网络(如E1通道)，装置硬件和通讯成本较高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***及方法，无需专用通讯线路，解决了牵引变电所及AT所、分区所无专用通讯线路或专用通讯线路故障时无法进行故障测距的问题，节约了通讯网络建设成本。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***，包括设置在牵引变电所内的测距装置主机，其特征在于，还包括设置在各个AT所和分区所内的测距装置从机，所述测距装置主机和测距装置从机均内置有工业级无线通讯模块并通过无线网络进行通信和数据交换，所述测距装置主机和测距装置从机均通过对时模块进行对时。
优选，所述对时模块是GPS或北斗。
一种基于无线通讯方式的铁路故障测距方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、测距装置主机和测距装置从机接收对时信号对时；
步骤2、测距装置主机和测距装置从机采集本站内的接触网电压、馈线电流并打上时标存入缓存；
步骤3、当线路上发生故障后，测距装置主机记录下故障时刻时标，从缓存中找到时标对应时刻的采集数据，并把时标通过工业级无线通讯模块发给AT所和分区所内的测距装置从机；
步骤4、测距装置从机接收到时标后从缓存中找到本所时标对应时刻的采集数据，通过工业级无线通讯模块发回给测距装置主机；
步骤5、测距装置主机根据牵引所及AT所、分区所的采集数据，使用测距公式计算出故障距离。
优选，对于单线、复线的AT供电方式下接触网或者回流线与铁轨之间的故障，测距公式为：
X n = L n 100 - Q n - Q n + 1 ( 100 K n + 1 I R , n + 1 K n I R , n + K n + 1 I R , n + 1 - Q n )
式中，Xn为故障点到故障点前一个AT所的牵引馈线长度，Ln为故障点所在AT段的长度，IR,n和IR,n+1分别为故障点两侧AT中性点的吸上电流，Qn和Qn+1为考虑AT漏抗和线路阻抗不均匀时的修正值，Kn和Kn+1分别为故障点两侧的电流分布系数。
优选，对于全并联AT供电方式的故障，测距公式为：
X n = | I F H 2 - I T H 2 I F H 1 + I F H 2 - I T H 1 - I T H 2 | · D
式中，Xn为故障点到故障点前一个AT所的牵引馈线长度，D为故障点所在AT段的长度，IFH1、IFH2分别为故障点两侧馈线横联线电流，ITH1、ITH2分别为故障点两侧接触网横联线电流。
本发明的有益效果是：上述方案无需专用通讯线路，保证主机获得和从机同一时刻的采样数据用于测距计算。解决了牵引变电所及AT所、分区所无专用通讯线路或专用通讯线路故障时无法进行故障测距的问题，节约了通讯网络建设成本。用RTDS(实时数字仿真仪)对电铁故障测距***进行了模拟测试，试验结果表明采用无线通讯方式的铁路故障测距方法和测距装置具有很好的同步采样准确性和测距精度，能够满足AT供电方式下的故障测距的要求。
附图说明
图1是本发明一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***的结构示意图；
图2是本发明测距时刻计算示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***，如图1所示，包括设置在牵引变电所内的测距装置主机、设置在各个AT所和分区所内的测距装置从机，一般的，***包括1个牵引变电所、多个AT所和1个分区所。所述测距装置主机和测距装置从机均内置有工业级无线通讯模块并通过无线网络进行通信和数据交换，所述测距装置主机和测距装置从机均通过对时模块进行对时。
常用的对时模块是GPS或北斗，所有的测距装置都接收GPS或北斗对时信号，图1中，测距装置主机和测距装置从机均通过GSM天线与移动运营商网络进行通讯。
对应的，一种基于无线通讯方式的铁路故障测距方法，包括如下步骤：
步骤1、测距装置主机和测距装置从机接收对时信号对时，铁路沿线的测距装置都接收对时模块信号对时，对时误差小于1毫秒；
步骤2、测距装置主机和测距装置从机采集本站内的接触网电压、馈线电流作为故障测距的电气量并打上时标存入缓存；
测距装置采用带时标的缓存记录历史时刻数据，能够保证在通讯延时较大的情况下，算法所使用的牵引所及AT所的采样数据都是同一时刻的。
步骤3、当线路上发生故障后，测距装置主机记录下故障时刻时标，从缓存中找到时标对应时刻的采集数据，并把时标通过工业级无线通讯模块发给AT所和分区所内的测距装置从机。
装置内置工业级无线通讯模块，应用其成熟的标准接口，只要有移动运营商信号的场合即可进行通讯，不依赖铁路E1等专用网络即可完成测距功能。当接触网、正馈线以及铁轨之间发生短路故障时，测距装置整组启动，其它继电保护设备动作跳闸切除故障，供电臂的电流消失。
步骤4、测距装置从机接收到时标后从缓存中找到本所时标对应时刻的采集数据，通过工业级无线通讯模块发回给测距装置主机；
步骤5、测距装置主机根据牵引所及AT所、分区所的采集数据，使用测距公式计算出故障距离。
对于单线、复线的AT供电方式下接触网或者回流线与铁轨之间的故障，测距公式为：
X n = L n 100 - Q n - Q n + 1 ( 100 K n + 1 I R , n + 1 K n I R , n + K n + 1 I R , n + 1 - Q n )
式中，Xn为故障点到故障点前一个AT所的牵引馈线长度，Ln为故障点所在AT段的长度，IR,n和IR,n+1分别为故障点两侧AT中性点的吸上电流，Qn和Qn+1为考虑AT漏抗和线路阻抗不均匀时的修正值，可通过现场实验获得或者根据经验整定，Kn和Kn+1分别为故障点两侧的电流分布系数。由于AT中性点吸上电流比原理只关注故障点两侧AT中性点的吸上电流，因此该原理可以适用于单线或复线AT供电方式接触网或回流线对铁轨短路的故障测距。
对于全并联AT供电方式(如图1所示)的故障，其对应的测距公式为：
X n = | I F H 2 - I T H 2 I F H 1 + I F H 2 - I T H 1 - I T H 2 | · D
式中，Xn为故障点到故障点前一个AT所的牵引馈线长度，D为故障点所在AT段的长度，IFH1、IFH2分别为故障点两侧馈线横联线电流，ITH1、ITH2分别为故障点两侧接触网横联线电流。由于横联线电流比原理只关注故障点两侧横联线电流，不受AT漏抗、过渡电阻、线路互感等因素的影响，具有很高的测距精度，因此该原理可以适用于全并联AT供电方式的任何故障类型的故障测距。
优选，当测距装置主机计算牵引馈线电流低于设置的门槛时，则判断为电流消失时刻，取电流消失前40ms的时刻作为故障时刻。比如，牵引馈线发生故障后，继电保护设备动作跳闸切除故障，供电臂的电流消失，取电流消失前40ms的时刻作为测距数据读取时刻，比如此时刻为2016年1月9日12时30分15秒500毫秒，则测距装置主机将时标2016-01-0910:30:15:500发给所有测距装置从机，测距装置从机收到数据以后，在缓存中搜索时标为2016-01-09 10:30:15:500时刻的采样数据发送给测距装置主机，测距装置主机收到所有测距装置从机的数据后按大小排序，取电流最大值与次大值用于测距计算。
牵引变电所测距装置采用自启动或外部启动方式，无需专用通讯线路，保证主机获得和从机同一时刻的采样数据用于测距计算。解决了牵引变电所及AT所、分区所无专用通讯线路或专用通讯线路故障时无法进行故障测距的问题，节约了通讯网络建设成本。用RTDS(实时数字仿真仪)对电铁故障测距***进行了模拟测试，试验结果表明采用无线通讯方式的铁路故障测距方法和测距装置具有很好的同步采样准确性和测距精度，能够满足AT供电方式下的故障测距的要求。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***，包括设置在牵引变电所内的测距装置主机，其特征在于，还包括设置在各个AT所和分区所内的测距装置从机，所述测距装置主机和测距装置从机均内置有工业级无线通讯模块并通过无线网络进行通信和数据交换，所述测距装置主机和测距装置从机均通过对时模块进行对时。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***，其特征在于，所述对时模块是GPS或北斗。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***，其特征在于，所述测距装置主机和测距装置从机均通过GSM天线与移动运营商网络进行通讯。
4.一种基于无线通讯方式的铁路故障测距方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、测距装置主机和测距装置从机接收对时信号对时；
步骤2、测距装置主机和测距装置从机采集本站内的接触网电压、馈线电流并打上时标存入缓存；
步骤3、当线路上发生故障后，测距装置主机记录下故障时刻时标，从缓存中找到时标对应时刻的采集数据，并把时标通过工业级无线通讯模块发给AT所和分区所内的测距装置从机；
步骤4、测距装置从机接收到时标后从缓存中找到本所时标对应时刻的采集数据，通过工业级无线通讯模块发回给测距装置主机；
步骤5、测距装置主机根据牵引所及AT所、分区所的采集数据，使用测距公式计算出故障距离。
5.根据权利要求4所述的一种基于无线通讯方式的铁路故障测距方法，其特征在于，对于单线、复线的AT供电方式下接触网或者回流线与铁轨之间的故障，测距公式为：
X n = L n 100 - Q n - Q n + 1 ( 100 K n + 1 I R , n + 1 K n I R , n + K n + 1 I R , n + 1 - Q n )
式中，Xn为故障点到故障点前一个AT所的牵引馈线长度，Ln为故障点所在AT段的长度，IR,n和IR,n+1分别为故障点两侧AT中性点的吸上电流，Qn和Qn+1为考虑AT漏抗和线路阻抗不均匀时的修正值，Kn和Kn+1分别为故障点两侧的电流分布系数。
6.根据权利要求4所述的一种基于无线通讯方式的铁路故障测距方法，其特征在于，对于全并联AT供电方式的故障，测距公式为：
X n = | I F H 2 - I T H 2 I F H 1 + I F H 2 - I T H 1 - I T H 2 | · D
式中，Xn为故障点到故障点前一个AT所的牵引馈线长度，D为故障点所在AT段的长度，IFH1、IFH2分别为故障点两侧馈线横联线电流，ITH1、ITH2分别为故障点两侧接触网横联线电流。
7.根据权利要求4所述的一种基于无线通讯方式的铁路故障测距方法，其特征在于，当测距装置主机计算牵引馈线电流低于设置的门槛时，则判断为电流消失时刻，取电流消失前40ms的时刻作为故障时刻。
CN201610707601.5A 2016-08-23 2016-08-23 一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***及方法 Pending CN106124937A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610707601.5A CN106124937A (zh) 2016-08-23 2016-08-23 一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610707601.5A CN106124937A (zh) 2016-08-23 2016-08-23 一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106124937A true CN106124937A (zh) 2016-11-16

Family

ID=57273666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610707601.5A Pending CN106124937A (zh) 2016-08-23 2016-08-23 一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106124937A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107315131A (zh) * 2017-07-05 2017-11-03 成都交大许继电气有限责任公司 基于iec61850和故障波形的at供电故障测距数据采集方法
CN107346006A (zh) * 2017-07-05 2017-11-14 成都交大许继电气有限责任公司 消除供电线对at供电上下行电流比测距影响的方法
CN107797027A (zh) * 2017-10-16 2018-03-13 西南交通大学 一种电气化铁路at牵引网故障定位方法
CN108957231A (zh) * 2018-07-17 2018-12-07 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 一种分布式***及其主机和子机数据交互的方法
CN110082648A (zh) * 2019-06-19 2019-08-02 成都交大许继电气有限责任公司 一种t接牵引网的故障测距方法
CN111796164A (zh) * 2020-07-16 2020-10-20 西南交通大学 一种全并联at牵引网故障测距方法
CN112255501A (zh) * 2020-10-12 2021-01-22 成都交大许继电气有限责任公司 一种牵引网故障时准确提取故障电流的方法
CN112763847A (zh) * 2020-12-24 2021-05-07 天津凯发电气股份有限公司 一种轨道交通牵引同相供电***的双端电流比测距方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201327523Y (zh) * 2008-11-07 2009-10-14 成都交大许继电气有限责任公司 高速电气化铁路全并联at供电方式故障测距装置
CN101923138A (zh) * 2010-07-23 2010-12-22 南京国电南自轨道交通工程有限公司 内置了gps模块的at线路故障测距***
CN102508092A (zh) * 2011-09-29 2012-06-20 南京国电南自轨道交通工程有限公司 不依赖于gps对时的at接触网故障类型和方向的判别方法
CN102508113A (zh) * 2011-10-21 2012-06-20 南京南瑞继保电气有限公司 电气化铁路测距装置数据采集同步的方法
CN204044291U (zh) * 2014-06-06 2014-12-24 广东电网公司梅州供电局 基于gps和3g通信电缆在线故障定位装置
CN105388395A (zh) * 2015-11-03 2016-03-09 成都交大许继电气有限责任公司 基于goose的牵引网故障测距***及其数据传输方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201327523Y (zh) * 2008-11-07 2009-10-14 成都交大许继电气有限责任公司 高速电气化铁路全并联at供电方式故障测距装置
CN101923138A (zh) * 2010-07-23 2010-12-22 南京国电南自轨道交通工程有限公司 内置了gps模块的at线路故障测距***
CN102508092A (zh) * 2011-09-29 2012-06-20 南京国电南自轨道交通工程有限公司 不依赖于gps对时的at接触网故障类型和方向的判别方法
CN102508113A (zh) * 2011-10-21 2012-06-20 南京南瑞继保电气有限公司 电气化铁路测距装置数据采集同步的方法
CN204044291U (zh) * 2014-06-06 2014-12-24 广东电网公司梅州供电局 基于gps和3g通信电缆在线故障定位装置
CN105388395A (zh) * 2015-11-03 2016-03-09 成都交大许继电气有限责任公司 基于goose的牵引网故障测距***及其数据传输方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
魏俦元等: "基于通信服务模式的AT供电故障测距方案", 《中国铁路》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107315131B (zh) * 2017-07-05 2019-11-19 成都交大许继电气有限责任公司 基于iec61850和故障波形的at供电故障测距数据采集方法
CN107346006A (zh) * 2017-07-05 2017-11-14 成都交大许继电气有限责任公司 消除供电线对at供电上下行电流比测距影响的方法
CN107315131A (zh) * 2017-07-05 2017-11-03 成都交大许继电气有限责任公司 基于iec61850和故障波形的at供电故障测距数据采集方法
CN107797027A (zh) * 2017-10-16 2018-03-13 西南交通大学 一种电气化铁路at牵引网故障定位方法
CN107797027B (zh) * 2017-10-16 2019-02-26 西南交通大学 一种电气化铁路at牵引网故障定位方法
CN108957231A (zh) * 2018-07-17 2018-12-07 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 一种分布式***及其主机和子机数据交互的方法
CN110082648A (zh) * 2019-06-19 2019-08-02 成都交大许继电气有限责任公司 一种t接牵引网的故障测距方法
CN110082648B (zh) * 2019-06-19 2021-04-06 成都交大许继电气有限责任公司 一种t接牵引网的故障测距方法
CN111796164A (zh) * 2020-07-16 2020-10-20 西南交通大学 一种全并联at牵引网故障测距方法
CN111796164B (zh) * 2020-07-16 2021-04-13 西南交通大学 一种全并联at牵引网故障测距方法
CN112255501A (zh) * 2020-10-12 2021-01-22 成都交大许继电气有限责任公司 一种牵引网故障时准确提取故障电流的方法
CN112255501B (zh) * 2020-10-12 2023-09-26 成都交大许继电气有限责任公司 一种牵引网故障时准确提取故障电流的方法
CN112763847A (zh) * 2020-12-24 2021-05-07 天津凯发电气股份有限公司 一种轨道交通牵引同相供电***的双端电流比测距方法
CN112763847B (zh) * 2020-12-24 2023-05-26 天津凯发电气股份有限公司 一种轨道交通牵引同相供电***的双端电流比测距方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106124937A (zh) 一种基于无线通讯方式的铁路故障测距***及方法
CN103592573B (zh) 分区所处上下行牵引网不处于并联状态的故障测距方法
CN204884143U (zh) 无公网信号覆盖的专变通信装置
CN105790235A (zh) 一种新型高铁牵引供电馈线选择性跳闸***
CN104394030B (zh) 电力设备时间同步装置的同步精度监测***
CN203241505U (zh) 便携式电缆绝缘带电检测及定位仪
CN110441655B (zh) 一种风电场集电线路雷击接地故障监测***
CN104325896A (zh) 一种电气化铁路牵引网分段供电分布式保护***
CN102184625A (zh) 基于3g通讯网络的输电线路故障区域定位***
CN105738775A (zh) 配电网故障分析定位***及方法
CN201788253U (zh) 配电线路故障定位***
CN104316830B (zh) 铁路at供电方式越区供电时的故障测距方法
CN110649579A (zh) 一种基于无线通信的差动保护方法与装置
CN109901018A (zh) 一种适用于高速铁路分段供电方式的故障测距方法及***
CN109254221A (zh) 一种智能变电站的数据处理方法
CN106647227A (zh) 一种用于电力设备时间同步的精度监测***
CN109444657A (zh) 一种配电网高阻接地故障区段定位方法
CN205353273U (zh) 用于配电网单相接地故障行波定位的分布式终端装置
CN107765098B (zh) 一种城市轨道交通轨道纵向电阻测试装置及方法
CN204631189U (zh) 实现配电线路故障行波测距高可靠性的装置
CN104698312B (zh) 一种直流换流站直流避雷器带电检测***及方法
CN204613349U (zh) 具有故障分支定位功能的小电流接地选线***
CN105929303A (zh) 一种供电网故障行波定位装置
CN106597224A (zh) 超高压架空线路雷电泄流采集与定位分析***
CN205450179U (zh) 一种基于配电网监控***的故障监控***

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161116