本發(fā)明涉及高鐵故障測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高鐵線路故障測(cè)距方法及故障測(cè)距系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

高速鐵路是指具有高加速和高減速性能，時(shí)速在2000km以上的鐵路。在高速鐵路下，列車運(yùn)行速度高、行車密度大，要求列車牽引功率大，供電分區(qū)盡量少、可靠性高。牽引供電系統(tǒng)作為一種故障多發(fā)性的特殊電力系統(tǒng)，其故障測(cè)距一直受到人們的高度重視。

現(xiàn)有技術(shù)中通過使用故障定位裝置測(cè)量故障點(diǎn)位置，對(duì)應(yīng)全并聯(lián)電力牽引自耦變壓器AT供電模式，采用吸上電流比法來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。發(fā)生T-R或F-R故障時(shí)，變電所、電力牽引自耦變壓器AT所、分區(qū)所均會(huì)產(chǎn)生吸上電流。在第一電力牽引自耦變壓器AT區(qū)段，變電所與電力牽引自耦變壓器AT所的吸上電流比與故障點(diǎn)位置一一對(duì)應(yīng)；在第二電力牽引自耦變壓器AT區(qū)段，電力牽引自耦變壓器AT所與分區(qū)所的吸上電流比與故障點(diǎn)位置一一對(duì)應(yīng)。依照對(duì)應(yīng)關(guān)系，可測(cè)定出故障位置。

由于牽引網(wǎng)線路復(fù)雜、線路故障較多，排查故障的主要依據(jù)就是采用故障測(cè)距裝置進(jìn)行故障定位信息，故障定位裝置采用的“電力牽引自耦變壓器AT中性點(diǎn)吸上電流比原理”公式計(jì)算故障位置，該公式中的Qn、Qn+1為與電力牽引自耦變壓器AT之間的距離、鋼軌漏導(dǎo)、電力牽引自耦變壓器AT漏抗、饋線長短、鋼軌聯(lián)接導(dǎo)電情況等因素有關(guān)的修正系數(shù)，一般通過經(jīng)驗(yàn)取值為0.8～1.5之間；Kn、Kn+1為電流分布系數(shù)一般的經(jīng)驗(yàn)取值為1。由于修正系數(shù)和電流分布系數(shù)的取值是根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)值得到，計(jì)算出來的故障距離與實(shí)際的故障距離的偏差比較大，使得線路故障排查工作量大，使得停車時(shí)間長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種高鐵線路故障測(cè)距方法及故障測(cè)距系統(tǒng)，提高故障定位的精度高，準(zhǔn)確指指引搶修位置，減少鐵路停運(yùn)時(shí)間。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種高鐵線路故障測(cè)距系統(tǒng)的故障測(cè)距方法，具體步驟如下：

S1，假定故障點(diǎn)位置位于第N個(gè)電力牽引自耦變壓器AT所與第N+1個(gè)電力牽引自耦變壓器AT所之間，分別計(jì)算出第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所的最佳修正系數(shù)Q_N、Q_N+1和最佳電流分布系數(shù)K_N、K_N+1；

S2，分別采集故障點(diǎn)位置處的第N個(gè)AT所和第N+1個(gè)AT所中性點(diǎn)的吸上電流I_N和吸上電流I_N+1；

S3，計(jì)算故障點(diǎn)距變電所的距離，其中公式如下：

式中，L：為故障點(diǎn)距變電所的距離；

L_N：為設(shè)定的第N個(gè)AT所距變電所的距離；

D_N：為設(shè)定的第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所之間的距離。

S1的計(jì)算步驟如下：

S11，設(shè)定第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所之間的M個(gè)位置處為模擬故障點(diǎn)；分別獲取各個(gè)模擬故障點(diǎn)位置處的第N個(gè)AT所和第N+1個(gè)AT所中性點(diǎn)的吸上電流I_NM和吸上電流I_NM+1，根據(jù)機(jī)車行駛過程中的各個(gè)模擬故障點(diǎn)的公里標(biāo)模擬出各個(gè)模擬故障點(diǎn)的模擬故障距離L_M，L_M為第M個(gè)模擬故障點(diǎn)的模擬故障距離；

S12，根據(jù)修正系數(shù)Q和電流分布系數(shù)K的取值范圍，在取值范圍內(nèi)對(duì)修正系數(shù)Q和電流分布系數(shù)K進(jìn)行排列組合，得到第n組組合方式的修正系數(shù)Q_n、Q_n+1和第n組組合方式的電流分布系數(shù)K_n、K_n+1；

S13，選取第M個(gè)模擬故障點(diǎn)位置處的第N個(gè)AT所和第N+1個(gè)AT所中性點(diǎn)的模擬吸上電流I_MN和模擬吸上電流I_M(N+1)、選取第n組組合方式的修正系數(shù)Q_n、Q_n+1和電流分布系數(shù)K_n、K_n+1代入故障測(cè)距公式，

其中，L_Mn為第M個(gè)模擬故障點(diǎn)位置在第n組組合方式下的測(cè)試故障距離；

S14，重復(fù)步驟S13，得到M個(gè)模擬故障點(diǎn)在第n組組合方式下的所有的測(cè)試故障距離L_Mn，將M個(gè)模擬故障點(diǎn)的測(cè)試故障距離L_Mn分別與其對(duì)應(yīng)的模擬故障距離L_M比較，分別計(jì)算出M個(gè)模擬故障點(diǎn)在第n組組合方式下的誤差值，并計(jì)算出在第n組組合方式下的M個(gè)模擬故障點(diǎn)的平均誤差值；

S15，重復(fù)步驟S13和S14的計(jì)算步驟，分別計(jì)算出所有n組組合方式下的M個(gè)位置處的平均誤差值，篩選出所有平均誤差值中最小的平均誤差值所對(duì)應(yīng)的一組組合方式下的修正系數(shù)Q_n、Q_n+1和電流分布系數(shù)K_n、K_n+1即分別為第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所的最佳修正系數(shù)Q_N、Q_N+1和電流分布系數(shù)K_N、K_N+1。

其中，修正系數(shù)Q的取值范圍為0～50，電流分布系數(shù)K的取值范圍為0.8～1.5。

本發(fā)明一種高鐵線路故障測(cè)距系統(tǒng)的故障測(cè)距系統(tǒng)，包括：

數(shù)據(jù)采集裝置，用于分別采集故障點(diǎn)位置處的第N個(gè)電力牽引自耦變壓器AT所與第N+1個(gè)電力牽引自耦變壓器AT所中性點(diǎn)的吸上電流；

系數(shù)處理單元，用于計(jì)算第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所的最佳修正系數(shù)Q_N、Q_N+1和最佳電流分布系數(shù)K_N、K_N+1；

數(shù)據(jù)處理單元，將所述數(shù)據(jù)采集裝置采集到的數(shù)據(jù)和所述系數(shù)計(jì)算單元計(jì)算出的最佳修正系數(shù)和最佳電流分布系數(shù)代入故障測(cè)距公式進(jìn)行計(jì)算，得到故障距離；

數(shù)據(jù)輸出裝置，用于輸出所述數(shù)據(jù)處理單元計(jì)算出的故障距離。

所述系數(shù)計(jì)算單元包括；

數(shù)據(jù)采集儀，在N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所之間設(shè)置若干個(gè)模擬故障點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集儀用于獲取各個(gè)模擬故障點(diǎn)位置處機(jī)車的機(jī)車吸上電流；

視頻記錄儀，用于時(shí)刻記錄機(jī)車的公里標(biāo)；

數(shù)據(jù)模擬單元，用于根據(jù)機(jī)車吸上電流模擬出各個(gè)模擬故障點(diǎn)的模擬吸上電流，根據(jù)機(jī)車的公里標(biāo)模擬出各個(gè)模擬故障點(diǎn)的模擬故障距離L_M，L_M為第M個(gè)模擬故障點(diǎn)的模擬故障距離；

系數(shù)計(jì)算單元，用于通過反推法計(jì)算出第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所的最佳修正系數(shù)Q_N、Q_N+1和電流分布系數(shù)K_N、K_N+1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明的高鐵線路故障測(cè)距方法通過計(jì)算出最佳修正系數(shù)和電流分布系數(shù)，代入故障測(cè)距公式，使得計(jì)算出的故障距離結(jié)果更加轉(zhuǎn)卻，該測(cè)距方法工程實(shí)施性強(qiáng)、安全性好、經(jīng)濟(jì)性高、試驗(yàn)數(shù)據(jù)量豐富，可替代傳統(tǒng)的故障測(cè)距方法，對(duì)運(yùn)營和故障排查帶來巨大的便利。

(2)本發(fā)明中通過在第N個(gè)電力牽引自耦變壓器AT所與第N+1個(gè)電力牽引自耦變壓器AT所之間設(shè)置若干個(gè)模擬故障點(diǎn)，計(jì)算同一種系數(shù)組合方式下的各個(gè)模擬故障點(diǎn)的測(cè)試故障距離與模擬故障距離之間的平均誤差值，計(jì)算各種組合方式下的平均誤差值，其中誤差值最小的一組對(duì)應(yīng)的組合方式就是最佳的修正系數(shù)和電流分布系數(shù)，通過反復(fù)調(diào)整修正系數(shù)和電流分布系數(shù)的大小，平均誤差減小了將近400米，消除了大于800米的誤差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖；

圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；

圖3為本發(fā)明中系數(shù)計(jì)算單元的系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參見圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種高鐵線路故障測(cè)距系統(tǒng)的故障測(cè)距方法，具體步驟如下：

S1，假定故障點(diǎn)位置位于第N個(gè)電力牽引自耦變壓器AT所與第N+1個(gè)電力牽引自耦變壓器AT所之間，計(jì)算出第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所的最佳修正系數(shù)Q_N、Q_N+1和最佳電流分布系數(shù)K_N、K_N+1；

步驟S1的具體步驟如下：

S11，設(shè)定第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所之間的M個(gè)位置處為模擬故障點(diǎn)；獲取各個(gè)模擬故障點(diǎn)位置處的第N個(gè)AT所和第N+1個(gè)AT所中性點(diǎn)的吸上電流I_NM和吸上電流I_NM+1，根據(jù)機(jī)車行駛過程中的各個(gè)模擬故障點(diǎn)的公里標(biāo)模擬出各個(gè)模擬故障點(diǎn)的模擬故障距離L_M，L_M為第M個(gè)模擬故障點(diǎn)的模擬故障距離；本實(shí)施例中M為300。

S12，根據(jù)修正系數(shù)Q和電流分布系數(shù)K的取值范圍，其中修正系數(shù)Q的取值范圍為0～50，電流分布系數(shù)K的取值范圍為0.8～1.5，在取值范圍內(nèi)對(duì)修正系數(shù)Q和電流分布系數(shù)K進(jìn)行排列組合，得到n組組合方式的修正系數(shù)Q_n、Q_n+1和電流分布系數(shù)K_n、K_n+1；

S13，選取S11的第M個(gè)模擬故障點(diǎn)位置處的第N個(gè)AT所和第N+1個(gè)AT所中性點(diǎn)的模擬吸上電流I_MN和模擬吸上電流I_M(N+1)、選取S12的第n組組合方式的修正系數(shù)Q_n、Q_n+1和電流分布系數(shù)K_n、K_n+1代入故障測(cè)距公式，

其中，L_Mn為第M個(gè)模擬故障點(diǎn)位置在第n組組合方式下的測(cè)試故障距離；

L_N：為設(shè)定的第N個(gè)AT所距變電所的距離；

D_N：為設(shè)定的第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所之間的距離；

S14，重復(fù)步驟S13，得到M個(gè)模擬故障點(diǎn)在第n組組合方式下的所有的測(cè)試故障距離L_Mn，將M個(gè)模擬故障點(diǎn)的測(cè)試故障距離L_Mn分別與對(duì)應(yīng)的模擬故障點(diǎn)所在的模擬故障距離L_M比較，分別計(jì)算出M個(gè)模擬故障點(diǎn)在第n組組合方式下的誤差值l_Mn，計(jì)算公式如下l_Mn＝L_Mn-L_M，其中，l_Mn為第M個(gè)模擬故障點(diǎn)在第n組組合方式下的誤差值；

計(jì)算出在第n組組合方式下的M個(gè)模擬故障點(diǎn)的平均誤差值l_n，計(jì)算公式為：

S15，重復(fù)步驟S13和S14的計(jì)算步驟，分別計(jì)算出所有n組組合方式下的M個(gè)位置處的平均誤差值，篩選出所有平均誤差值中最小的平均誤差值所對(duì)應(yīng)的一組組合方式下的修正系數(shù)Q_n、Q_n+1和電流分布系數(shù)K_n、K_n+1即為第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所之間的最佳修正系數(shù)Q_N、Q_N+1和電流分布系數(shù)K_N、K_N+1。其中，取值范圍內(nèi)對(duì)修正系數(shù)Q和電流分布系數(shù)K進(jìn)行排列組合越多，計(jì)算得到的最佳修正系數(shù)Q_N、Q_N+1和電流分布系數(shù)K_N、K_N+1的組合方式越精準(zhǔn)。

S2，采集故障點(diǎn)位置處的第N個(gè)AT所和第N+1個(gè)AT所中性點(diǎn)的吸上電流I_N和吸上電流I_N+1；

S3計(jì)算故障點(diǎn)距變電所的距離，其中公式如下：

式中，L：為故障點(diǎn)距變電所的距離；

L_N：為設(shè)定的第N個(gè)AT所距變電所的距離；

D_N：為設(shè)定的第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所之間的距離；

I_N、I_N+1：分別為故障點(diǎn)位置處的第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所中性點(diǎn)的吸上電流；

Q_N、Q_N+1：第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所之間的最佳修正系數(shù)；

K_N、K_N+1：第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所之間的電流分布系數(shù)。

參見圖2所示，本發(fā)明提供一種高鐵線路故障測(cè)距系統(tǒng)的故障測(cè)距系統(tǒng)，包括：

數(shù)據(jù)采集裝置，用于分別采集故障點(diǎn)位置處的第N個(gè)電力牽引自耦變壓器AT所與第N+1個(gè)電力牽引自耦變壓器AT所中性點(diǎn)的吸上電流；

系數(shù)處理單元，用于計(jì)算第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所之間的最佳修正系數(shù)Q_N、Q_N+1和最佳電流分布系數(shù)K_N、K_N+1；

參見圖3所示，其中，系數(shù)計(jì)算單元包括；

數(shù)據(jù)采集儀，在N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所之間設(shè)置若干個(gè)模擬故障點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集儀用于獲取各個(gè)模擬故障點(diǎn)位置處機(jī)車的機(jī)車吸上電流；在機(jī)車經(jīng)過的變電所、AT所和分區(qū)所，利用數(shù)據(jù)采集儀，每秒依次對(duì)所亭電流進(jìn)行同步記錄。

數(shù)據(jù)采集儀必須滿足高同步、高采集精度和高安全便捷的三個(gè)性能要求，高同步是指在數(shù)據(jù)采集時(shí)，變電所、AT所和分區(qū)所的電流數(shù)據(jù)是同一時(shí)刻的，其同步性要求為同步誤差不大于3毫秒；高測(cè)量精度是指測(cè)量變電所、AT所和分區(qū)所每個(gè)所亭的二次電流，必須采用64點(diǎn)采樣準(zhǔn)確測(cè)量一個(gè)周波的電流有效值；高安全便捷性是指采用鉗形表間接測(cè)量。

視頻記錄儀，用于時(shí)刻記錄機(jī)車的公里標(biāo)；

數(shù)據(jù)模擬單元，用于根據(jù)機(jī)車吸上電流模擬出各個(gè)模擬故障點(diǎn)的模擬吸上電流，用于根據(jù)機(jī)車的公里標(biāo)模擬出各個(gè)模擬故障點(diǎn)的模擬故障距離L_M，L_M為第M個(gè)模擬故障點(diǎn)的模擬故障距離；由于機(jī)車所在位置處的機(jī)車吸上電流比與該位置對(duì)應(yīng)的模擬故障點(diǎn)的模擬

系數(shù)計(jì)算單元，用于通過反推法計(jì)算出第N個(gè)AT所與第N+1個(gè)AT所之間的最佳修正系數(shù)Q_N、Q_N+1和電流分布系數(shù)K_N、K_N+1。

數(shù)據(jù)處理單元，將數(shù)據(jù)采集裝置采集到故障點(diǎn)位置處的數(shù)據(jù)和系數(shù)計(jì)算單元計(jì)算出的最佳修正系數(shù)和最佳電流分布系數(shù)代入故障測(cè)距公式進(jìn)行計(jì)算，得到故障距離；

數(shù)據(jù)輸出裝置，用于輸出數(shù)據(jù)處理單元計(jì)算出的故障距離即故障點(diǎn)距變電所的距離。

本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。