高铁馈线距离保护电流互感器极性的判断

第２Ｏ卷第１期　２０１５年１月　

铁道运营技术　

Ｒａｉｌｗａｙ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＶＯ１．２１　ＮＯ　１　

ｌａｎ　２０１５　

高铁馈线距离保护电流互感器极性的判断　杨焕忠　．张　明　（郑州铁路局洛阳供电段，１．工程师；２．技师，河南　洛阳４７ｌＯＯＯ）　摘　要：从郑西高铁的馈线距离保护拒动着手，分析全并联ＡＴ供电方式下馈线距离保护元件中Ｔ线和Ｆ线　的合成电流对馈线距离保护的影响，提出了高铁在全并联供电方式下馈线距离保护回路电流互感器　的极性检查方法和检查措施。　关键词：高速铁路；距离保护；互感器；合成电流；流互极性　中图分类号：Ｕ２２４．２＋４，Ｕ２２６．５　１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—８６８６（２０１５）００３８—０３　

新建牵引变电所在施工时馈线侧电流互感器极　性接反或者设备检修试验时造成馈线侧电流互感器　极性接反及流互极性短接，在故障情况下将引起馈　线侧距离保护拒动，牵引变压器的低压启动过电流　保护越级动作造成越级跳闸。　如：２０１２年９月１１日１３：２４，郑西高铁某变电所　１０１，２０１，２０３断路器跳闸，１　、３　主变后备保护装置　给出高压侧Ａ相过流动作信号，电笛响。牵引变压　器高压侧参数：ＵＡ＝５９．３５　Ｖ，ＵＢ＝５９．３０　Ｖ，ＵＣ＝６０．８５　Ｖ，ＩＡ：０．７２　Ａ，ＩＢ＝０．６８　Ａ，ＩＣ＝０．０５　Ａ牵引变压器低压　侧参数：ＵＡ＝１１７．９　Ｖ，ＵＢ＝２０９．６　Ｖ，ＵＣ＝１９７．８　Ｖ，ＩＡ＝　２．１５　Ａ，ＩＢ＝０．１５　Ａ（当时运行方式为１　电源带１　、３　变运行，接触网４条馈线运行）。２１３、２１４　ＤＬ短路电　流分别为２１３７　Ａ、２　１６２　Ａ，３　馈线短路阻抗ｚ　２１３＝　

一２６．２５一ｉ　７０．４２，４　短路阻抗Ｚ２１４＝一２５．９２一ｉ　７２．０３。　经调查造成该故障的原因是：２１３、２１４电流极性接　反导致馈线距离保护不启动，致使牵引变压器的高　压侧低压启动过电流保护越级动作。为此提出了对　高铁在全并联供电方式下馈线距离保护回路电流互　感器的极性检查方法和检查措施，以防止电流极性　接反对馈线距离保护装置的影响。　

１　馈线距离保护装置的原理及特性　１．１　高铁馈线保护测控装置的工作原理　高铁馈　线保护测控装置的电流是接触网、正馈线电流输入　馈线保护测控装置后，在馈线保护测控装置内部进　行合成计算，即电流为接触网电流和正馈线电流的　

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合成，其计算公式如下：　ｉ：ｉ（Ｔ）一ｉ（Ｆ）　（１）　高铁馈线距离保护阻抗计算公式如下：　

ｚ：＝＿＿　（２）　，（　）一　（Ｆ）　

式中：电压Ｕ二次电压取接触网电压的２倍；　ｉ为二次电流接触网和正馈线的合成电流。　根据以上２个公式可知，高铁馈线距离保护的　阻抗计算要考虑到电流互感器的极性。ＡＴ供电方　式馈线保护测控装置接线见图１所示。　

测量ＣＴ　保护ＣＴ　

ＰＴ２　］　

图１　ＡＴ供电方式馈线保护测控装置接线图　

Ｔ　Ｎ　Ｆ　

１．２　郑西高铁馈线距离保护启动元件及特性　当　郑西高铁馈线距离保护装置仅投入距离保护而不投　入其他保护时，距离保护依靠突变量启动；当装置投　入距离保护还投入其他保护（如电流速断保护）时，　距离保护不仅依靠突变量启动，还能靠投入的其他　保护的模值启动。电流突变量启动，动作判据为：　Ｉｌｌ（ｋ）一ｉ（ｋ—Ｔ）Ｉ—ｌｉ（ｋ—Ｔ）一ｉ（ｋ－－２Ｔ）ＩＩ＞Ｉｑｄ（３）　

Ａ　Ｏ　２　５　１』　Ｋ　Ｄ　３　４　５　６　７　８　１　２　３　４｛｛Ａ　Ａ　Ａ　Ａ　Ａ　Ａ　Ａ　Ａ　Ａ　Ａ　高铁馈线距离保护电流互感器极性的判断　式中：Ｔ为采样周期；　Ｉｑｄ为突变量启动定值。　模值启动，在最大电流大于电流速断、三段过流　或反时限过流保护定值或电压小于低压保护电压定　值时启动（某一段保护只有投入时，该保护启动功能　才有效）。高铁馈线距离保护的特性如图１所示。　●　一　／　ｆ一　———＿＿，　’　一１　图２距离保护阻抗特性圈　２互感器极性对距离保护装置的影响　由于馈线距离保护测控装置ＤＫ　３　５２０中电流　为接触网和正馈线的合成电流，如果接触网或者正　馈线电流互感器极性出现问题，将影响馈线距离保　护测控装置ＤＫ　３　５２０的正确动作。根据馈线保护　测控装置的动作原理，一是要保护测控装置中接触　网电流和正馈线电流的合成电流正确，二是要接触　网和正馈线之间的极性正确，才能保证馈线距离保　护装置ＤＫ　３　５２０正确动作。针对上述情况可以通　过动车组正常运行取流时，查看馈线距离保护装置　ＤＫ　３　５２０中的电压与电流的角度来验证，即通过采　集电压与电流来验证电压、电流的相位关系，可避免　电流互感器极性接反。或者在有动车组运行时，在　变电所按下ＤＫ　３　５７１　Ａ故障测距装置上的１　ＺＣ（召　测按钮）启动ＤＫ　３　５７１　Ａ故障测距装置，根据故障　测距装置采集的数据进行分析判断；再就是要考虑　到接触网和正馈线电流互感器保护绕组由于施工人　员素质不高或粗心大意致使正馈线极性接错，造成　与接触网电流同相位，使馈线保护测控装置ＤＫ　３　５２０　中的合成电流为０或远远小于正常值，例如正馈线　保护绕组电流互感器极性接反，动车组运行在牵引　变电所和ＡＴ所之间时，在全并联ＡＴ运行方式下且　动车组距牵引变电所较近时，牵引变电所接触网电　流往往比正馈线电流大很多，因此通过动车组取流　时可以判断接触网与正馈线的电流互感器的极性是　否正确；当动车组在ＡＴ所和分区所之间正常运行　时，此时接触网电流与正馈线电流大小相等、方向相　反，在馈线距离保护装置ＤＫ　３　５２０中接触网和正馈　线的合成电流为接触网电流的２倍，如果正馈线电　流互感器极性接错，将造成馈线距离保护装置　ＤＫ　３　５２０中接触网和正馈线的合成电流为零，如果　仅凭工作人员观察还是很难判断，造成的后果是在　接触网或正馈线对地短路故障时，阻抗保护及电流　保护拒动，造成越级跳闸，该现象可以间接判断接入　阻抗保护装置的电流极性错误。　

３　电流互感器极性的判断　３．１　利用极性试验的方法判断　电流互感器的一、　二次侧都有引出端子，根据电流互感器的极性原理，　使用１．５　ｖ的干电池和一个万用表（电流毫安档）按　电流互感器极性校验接线图（图３）接线来判定电流　互感器一、二次侧之间的加极性或减极性，干电池正　极接电流互感器一次侧的Ａ端，负极通过点动开关　Ｓ接电流互感器一次侧的ｘ端，电流互感器二次线　圈端子ａ，ｘ之间接一块万用表（电流毫安档），瞬时　闭合点动开关ｓ，若万用表指针正偏，则二次线圈ａ　端与一次线圈Ａ端为同名端；若万用表指针反偏，则　二次线圈ｘ端与一次线圈Ａ端为同名端。　

Ｓ　Ｘ　图３　电流互感器极性校验接线圈　

３．２利用波形进行判断在故障时利用ＤＫ　３　５２０　装置录波软件进行录波，通过波形进行综合判断，来　检查馈线接触网电压与接触网与正馈线的合成电流　的夹角，可以判断馈线电流互感器保护绕组的极性　正确与否。　１）通过动车组正常取流时的电压及电流的波形　（见图４），可以很清晰看到接触网Ｔ线电流和电压相　位相同、相位差为０。，而接触网和正馈线的电流方　向相反、相位差为１８０。。　

一　一　詈　一　一　一　流　

图４正常运行时电压及电流的波形图　３９　第２Ｏ卷第１期　２０１５年１月　

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２）通过动车组在下坡道运行或紧急制动时，牵　引电动机处于发电状态向接触网上反送电的波形　（见图５），可以很清晰地看到接触网电流和电压之　间相位相反、相位差为１８０。而接触网和正馈线电流　方向也相反、相位差为１８０。。　一　一　一　塞　一　一　一　图５反送电电压电流波形图　３）通过正馈线对地短路时的波形图（图６）可　知，正馈线电流超前电压７０。，由于接触网和正馈线　电流极性相反，因此利用电压与电流之间的阻抗角　度为７０。对地短路时波形可以很好验证接触网电　流、正馈线电流以及接触网电压之间的关系。　４）通过接触网电流、正馈线电流极性接反的波　形（见图７）可知接触网电流、正馈线电流相位相　同。根据短路点位置不同分两种情况，一种当短路　点在ＡＴ所与分区所之问且靠近分区所时接触网电　流、正馈线电流近视相等，若电流互感器极性接反，　其接触网电流、正馈线电流合成电流近视为０，将导　致距离保护拒动；另一种当短路点在变电所与ＡＴ所　之间时且靠近变电所侧，由于接触网电流、正馈线电　流相位相同且接触网电流、正馈线电流数值相差较　大，若电流互感器极性接反，接触网电流、正馈线电　流叠加后仍然有可能导致保护装置动作。　

图７馈线接触网正馈线流互极性错误时的波形图　４　结束语　利用综合自动化系统的保护特点，可以在不影　响设备运行的情况下，通过采集馈线电流及电压参　数及波形，来有效的判断ＧＩＳ开关柜内的电流互感　器的极性，很好防止设备检修试验后，由于人为原因　造成电流互感器极性接反，引起断路器拒动。　

（上接第３７页）同等规模的随机网络（０．０９４　５＞ｌｏｇ　（Ｎ）／（ｋ）＝０．０２８　３），这是由于煤炭运输网络中枢纽节　点的存在以及为了提高运输效率而对网络进行有序　的规划的结果。可以看出铁水联运煤炭运输网络较　随机网络更加完备，然而受煤炭供需量、网络运输效　益、建设成本的等因素的影响，它又不能像城市交通　网络那样完备。　

４　结束语　煤炭资源在国民经济的发展中起着至关重要　的作用，其供需格局的平衡离不开安全、高效的煤　炭运输网络的保障。在构建网络模型的基础上，采　用度与度分布、平均路径长度、聚类系数、介数等拓　扑结构的特征参量，对铁水联运煤炭运输网络的拓　扑特性及演化特征进行了研究，为进一步认识煤炭　运输网络并对其结构进行优化和完善提供了理论　支持。　

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参考文献：　（１］王庆云，王溢辉．我国煤炭运输系统发展展望［Ｊ］．物流与　采购，２００６（１１）：１６－２３．　【２］Ｓｅｎ　Ｐ，Ｄａｓｇｕｐｔａ　Ｓ，Ｃｈａｔｔｅｒ　ｊｃｅ　Ａ，Ｓｒｅｅｒａｍ　Ｐ　Ａ，Ｍｕｋｈｅｒ　ｊｅｅ　Ｇ，Ｍａｎｎａ　Ｓ　Ｓ．Ｓｍａｌｌ—ｗｏｒｌｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｎｄｉａｎ　ｒａｉｌｗａｙ　ｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ｅ，２００２，６７：　３６１０６－３６１　１０．　［３］王伟，刘军，蒋熙等．中国铁路网的拓扑特性［Ｊ］．北京交通　大学学报：自然科学版，２０１０，３４（３）：１４８—１５２．　［４］刘宏鲲，周涛．中国城市航空网络的实证研究与分析［Ｊ］．　物理学报，２００７，５６（１）：１０６—１１２．　［５］高自友，吴建军，毛保华等．交通运输网络复杂性及其相关　问题的研究［Ｊ］．交通运输系统工程与信息，２００５，５（２）：　７９—８４．　［６］汪涛，方志耕，吴卉等．城市地铁网络的复杂性分析［Ｊ］．军　事交通学院学报，２００８，１０（２）：２４—２７．　（７］赵媛，于鹏．我国煤炭资源空间流动的基本格局与流输通　道［Ｊ］．经济地理，２００７，２７（２）：１９６—２００．　［８］段七零．我国运煤通道现状与优化对策研究［Ｊ］．中国能　源，２００７，２９（６）：２７—３１，２６．　［９］汪小帆，李翔，陈关荣．复杂网络理论及其应用［Ｍ］．北京：　清华大学出版社，２００６．