乔石
呼和浩特局集团公司包头供电段014000
【摘要】高速铁路基础设施的检测领域在经历了多年的摸爬滚打之后，逐渐累积了大量的检修经验，为高铁基础设施的故障检修决策提供了重要的基础支撑。本文主要是针对高速铁路接触网分布式故障诊断技术展开深入的探究分析，并采用实际维修实践案例，对高速铁路接触网分布式故障诊断技术的应用效果进行了探究，对高速铁路接触网故障诊断技术发展具有指导意义。
【关键词】高速铁路接触网；分布式；故障诊断；案例分析
根据《铁路技术规程》（高速铁路）接触网跳闸重合闸成功后，后续首趟高铁列车在故标指示前后２ｋｍ 范围内限速８０ｋｍ／ｈ运行，司机注意观察接触网情况，如果故标误差大于２ｋｍ，超过限速范围，对高速运行通过故障点的动车组带来巨大安全风险。研究分布式故障诊断技术，精准故障定位，精确故障性质，提高故障诊断针对性，指导安全生产，具有现实需求。
1、分布式故障诊断
高速铁路接触网分布式故障诊断是由分布安装在牵引变电所、ＡＴ 所、ＡＴ 分 区 所 等 供 电 线 上 的 监 测 终端，不间断监测接触网工频电流、电压，当接触网故障引起牵引变电所断路器跳闸时，监测终端进行故障行波录波，通过技术计算，精准定位接触网故障点，精确辨识故障原因。
2、诊断技术分析
（1）定位原理
高速铁路接触网线路发生故障产生的行波电流在故障点向两边传播，基于接触网线路两端同步采集的行波信号（见图1），利用双端行波定位原理，当行波电流到达监测 Ａ、Ｂ端时，对应时刻分别为ｔ１和ｔ２，则传播时间差为δｔ＝∣ｔ１－ｔ２ ∣，因此故障点到 Ａ 监测端的距离Ｌ１ 为：
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图2 初定位示意图
（3）精确定位
分别使用变电所、ＡＴ 所、分区所 监测到的行波进行精确定位，选取两端波形时间差最小的诊断结果作为最终定位结果（见图3）。
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图3 精确定位示意图
（4）故障原因辨识
先用小波变换原理将监测到的故障波形分解为不同频率波段的波形，再用 ＦＦＴ（Fast Fourier Transfor-mation 快速傅氏变换）对故障波形进行加工分解，获取不同频率波段信号的中心频率与最大幅值，将历史波形案例在不同频率段的最大幅值学习形成故障原因集合需要通过试验或实际故障建立集合，根据故障波形的中心频率与最大幅值，映射到故障原因集合，对应映射点落入置信区间为故障原因。
3、故障诊断实例
2018年4月在沪宁城际铁路无锡东牵引变电所供电臂上应用了分布式诊断系统，在牵引变电所、ＡＴ 所、ＡＴ分区所供电线上分别安装了行波监测装置。2019年４月３０日某时刻，分布式诊断系统监测到沪宁城际609供电单元故障行波，判断接触网发生故障跳闸，经过 系 统 计 算，故 障 公 里 标 为 Ｋ113.11808，故障具体位置为无锡新区站37＃支柱。接触 网设备运营维护单位上海高铁维修段常州综合工区天窗点巡查故障点，实际故障点为37＃～39＃跨中，因无锡新区３道雨棚铝质封边条从固定处脱落后短接３道承力索，造成接触网跳闸，重合闸成功。分布式故障诊断定位误差接近0。无锡东牵引变电所故障测距装置通过吸上电流比法计算给出的故标指示位置为 Ｋ111＋256（区间），故标误差1660ｍ。
（1）故障相别分析
由无锡东609供电单元变电所、ＡＴ 所、分区所位置设备监测的合并工频电流主波极性相同，可判定本次故障为T线故障，见图４。
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图4无锡东６０９供电单元牵引所、ＡＴ所、分区所故障工频电流
（2）故障点位置分析
线路发生跳闸，故障点电流行波从故障点传到 ＡＴ所与故障点传到无锡东变电所差为 ΔＴ 为99.5μs，因此可判断故障点距离牵引所设备安装点为7.21km，由于牵引所安装设备距上网点（K106.605）距离为 0.69km，所以故障点距离上网点为6.52ｋｍ，对应公里标为K113.118，对应支柱为无锡新区站37＃，见图5。
图５ 行波电流
新区站位置 ＝ （Ｌ－ｖ×ΔＴ）／2＝7210（ｍ）
Ｌ为无锡东牵引所到AT所距离
ｖ＝290ｍ／ｕs。
（3）故障类型分析
由于雷电流能量很大、衰减较快，所以雷电流幅值较大、主波脉宽较窄。本次故障主波脉宽≥20ｕs、电流行波幅值≤200Ａ，因 此 本 次 故 障 可 判 定 为 非 雷 击 故障，波形见图6。
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图6 故障行波与典型雷击典型行波波形
4、结束语
分布式诊断技术完全不依赖传统继电保护，彻底与之分离。分布式诊断终端安装在供电线上，避开接触网接触线或承力索，不属于高铁轨旁设备范畴，简单易行，安全可靠。通过试验和运行实践，分布式故障诊断技术定位误差在100ｍ 范围内（左右２个跨距），不但提高查找故障精准度、针对性，而且基本消除故标误差大引起的高铁列车安全风险，对高速铁路接触网运行安全和故障诊断技术发展具有重要意义。
【参考文献】
［1］ 中华人民共和国国家铁路局．高速铁路设计规范［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，2015．
［2］ 中华人民共和国国家铁路局．铁路电力牵引供电设计规范［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，2016．
［3］ 输电线路分布式故障诊断系统 ＧＢ／Ｔ35721—2017［Ｓ］，中国标准出版社，2017．