AT供电子所故障的自动诊断与识别

李永进

0 引言

我国高速铁路、重载铁路及部分普速铁路采用AT全并联供电方式。2018年武广高铁、兰新铁路均发生了变电所故障，而测距装置却给出了错误的故测距离，导致管理部门及调度人员做出错误判断，多次试送电不成功后采用改变供电方式、接触网设无电区降弓惰行组织行车，对运输干扰很大；同时，多次试送电对设备损伤较大，故障查找也浪费大量的人力物力。

本文通过分析找出两起故障的共性特点，提出一种简而统的故障类型—子所故障，并给出该类故障的自动诊断与识别方法。通过采用该方法，故测装置可直接给出故障类型，运行人员也可自行快速判断故障点。

1 案例介绍

（1）2018年兰新铁路某变电所213DL、214DL保护跳闸，该馈线由3个AT区段组成。03：54：47第1次故障发生时，供电臂处于全并联AT运行状态，TF故障，故测误差10.18 km；03：54：50，214DL重合成功，213DL重合失败，F线故障，故测误差4.08 km；03：56：00，213馈线试送电失败，F线故障，故测误差3.98 km；04：10：00，213馈线试送电时再次跳闸，T线故障，故测误差5.88 km。由于故测装置故标不准确，故障性质判断不断变化，导致了供电调度员对故障点的错误判断，故障子所切除不及时，故障延时较长，造成多列客货列车晚点。该起故障共引起4次跳闸，第1次发生于全并联AT运行状态，第2、3、4次跳闸时，AT所、分区所自耦变解列退出，转为单线直供运行方式。通过现场检查及开关柜解体发现，变电所213供电臂上子所2的271 GIS开关柜断路器气室内T相、F相下部铜排底部支撑绝缘子绝缘击穿，为F-R-T[1]故障。对于F-R-T类型故障，目前故测装置无法直接给出故障性质，也无法准确计算故障距离。实际故障点距离变电所25.16 km。

（2）2018年武广高铁供电臂子所2 GIS开关柜故障，因保护馈线测距装置算法错误，故测距离误差近10 km，指向了子所1附近，运维人员根据供电故障应急处置流程[2]，断开子所1上网隔开后，试送电不成功，采用断开接触网上分段开关，设置一个AT区段的无电区（约10 km），采取降弓惰行组织行车，造成后续多列动车组晚点。

2 案例分析

尽管上述两起故障案例线路等级不同，保护装置生产厂家不同，造成故障测距错误的原因既有综自保护算法问题，还有F-R-T特殊故障无法识别的问题，但其具有一个共性特点：全并联AT供电，后加速启动跳闸时或试送电时为直供运行方式。下文分析以2018年武广高铁故障为例，接线如图1所示。

图1 212试送电时的供电接线

试送电时子所2的故障测距报告如表1所示。可以看出，274开关在分位，子所2的流互中有故障电流流过，说明故障点在靠子所2流互内侧。

表1 子所2故障测距报告

3 故障测距装置现有功能介绍

当发生跳闸时，故测装置检测变电所、子所1、子所2的开关位置，判断运行方式，同时将变电所、子所1、子所2的故障电流进行分析比较并运算，给出故障性质（T-R、F-R或T-F故障）及故障距离；当后加速启动再次跳闸，或试送电跳闸时，子所断路器已失压跳开，转为直供方式，故测装置不再检测子所开关位置，只是根据馈线的T相、F相电流大小判断故障性质及采用电抗法计算故障距离，部分厂家故测装置不上传子所数据。

故测装置现有功能在子所故障时无法直接给出准确测距结果，即使有测距数据，调度人员在通过分析报文，查找供电线长度，考虑到误差因素后，仍会谨慎地组织动车组降弓，进行试送电，并要求在试送成功后上下行后续首列车限速运行。甚至部分铁路局集团公司为了快速恢复供电，断开馈线F线上网开关及子所上网开关，组织试送电，虽然提高了送电成功的概率，但降低了供电能力。而按照供电故障应急处置流程[2]的规定，当判断为所亭故障时，只需退出故障所亭，试送电成功后，后续首列车可不限速通过。

4 建议和改进措施

（1）在馈线跳闸重合成功时，当子所1检压合闸，馈线再次跳闸，则给出子所1故障信息；否则当子所2检压合闸，馈线再次跳闸，则给出子所2故障信息。

（2）在馈线重合失败或试送电跳闸时，故障测距装置检测子所开关位置及流互电流，当子所1开关在分位，且电流大于整定值时，判断为子所1故障；当子所2开关在分位，且电流大于整定值时，判断为子所2故障；当非子所故障时，根据馈线T、F线故障电流判断故障性质及进行测距计算，即可将故障区分为4类：子所故障、F-R故障、T-R故障、T-F故障。

（3）在馈线重合失败或试送电失败时，故障测距装置检测子所开关在合位，有故障电流时，此时可能是子所开关失压保护未启动或开关未跳开，应明确给出故障测距结果不可用的信息。改进后的故障判断流程如图2所示。

图2 改进后故障判断流程

5 结语

接触网故障测距的准确性对于精准隔离故障，快速恢复供电，减少对行车组织的干扰至关重要。同时接触网跳闸还可能是对可能发生自然灾害而进行的预警，准确的故障测距对于快速限制列车运行、防止行车事故意义重大。本文提出一种故障类型—子所故障，并给出该类故障的自动诊断及识别方法，为电气化专业相关人员提供参考。